安装车刀时可调垫片的设计与使用

张红梅

佛山市三水区理工(技工)学校 广东 佛山 528100

引言

在使用普通车床或数控车床加工零件的过程中，经常需要更换不同类型的车刀，而不同类型车刀的刀尖高度会有所不同。而在车床上安装车刀时，要求车刀的刀尖与车床主轴的回转中心保持在同一水平高度，经常需要使用垫片来调整，使刀尖的高度符合要求，一般的做法是将不同厚度的铁片叠加起来使用，但这种对刀方法存在一定的缺点：

1.零件加工过程中，在安装车刀时，其刀尖高度都必须严格对准车床主轴的回转中心。如果车刀的中心高度不准确将直接影响到工件的加工质量，甚至会使车刀受损，导致车削难以顺利进行，从而影响加工质量和效率。

2.每件普通铁片的厚度都不一样，叠加组合起来得到的高度不一定是所需要的高度，需要不断地更换铁片来调整，从而浪费大量的时间。

3.普通垫片一般由边角料或普通铁片叠加而成，没有通过调质处理，机械综合性能差，使用时间长会变形而导致不平整，并产生间隙。而这些间隙会使垫片在受到较大切削力时发生弹性变形，从而导致刀尖高度不停地发生改变，严重影响到工件的加工质量。

因此设计并制作了斜面自锁可调垫片和阶梯可调垫片。通过使用这两种可调垫片能方便地保证车刀刀尖的中心高，减少叠加铁片的辅助时间，改善其综合性能，从而提高车削加工的质量和效率。

一、基本原理

1.斜面自锁可调垫片的基本原理：斜面自锁可调垫片通过上下两斜块的左右相对移动，从而使得安装在垫片上的车刀高度发生变化，实现车刀刀尖的高度在一定范围内任意调整，便可以方便准确地调整车刀刀尖所需的高度。同时，根据斜面自锁原理，只要斜面(钢与钢)的倾角α≤8.53°，上斜块就会产生自锁，保证它无论受到多大的铅垂力F(车刀的压力)也不会发生下滑，因而车刀也会一直保持稳定，使车削加工能顺利进行。

2.阶梯可调垫片的基本原理：阶梯可调垫片的原理是通过调整上阶梯与下阶梯配合的阶梯数量，可让阶梯可调垫片的高度H发生变化(调高后得H1或者调低后得H2)，使得安装在垫片上的车刀高度发生变化，从而实现车刀刀尖高度达到主轴回转中心的高度。

二、特点

1.斜面自锁可调垫片：斜面自锁可调垫片能在一定范围内实现无级调整，并能产生自锁，但不能承受较大的冲击力，适用于车刀安装精度要求高，车削力比较均匀的场合。

2.阶梯可调垫片：阶梯可调垫片的可调精度与每个阶梯的高度有关，每调整一个阶梯只能实现车刀上升或下降一个阶梯的高度，与斜面自锁可调垫片相比，阶梯可调垫片不能实现无级调整，但该垫片能承受较大的切削力，适用于车刀的中心高精度要求不高，受力较大的场合。

三、实际应用(以数控车床为例)

我校数控车床的主轴中心高是25mm，在日常教学中，一般使用高度为14mm的白钢车刀，若要使车刀刀尖高度与主轴中心高25mm平齐，便要将车刀垫高11mm。但白钢刀需要经过磨削后才能使用，而在磨削过程中会使得刀尖高度≤14mm，所以我制作的可调垫片是以11mm为基准高度。

左图为斜面自锁可调垫片，斜面倾角α=5.71°<8.53°，能产生自锁；右图为阶梯可调垫片，可调精度为0.2mm。在保证不影响车刀安装的情况下(垫片伸出长度不能超过刀尖伸出长度，车刀伸出长度一般为20mm左右)，能实现垫片在10mm～13mm范围内调整其高度，进而可以方便地调整车刀刀尖的中心高度，满足了实际的使用要求。同理，可根据不同的车刀刀尖高度以及不同的精度要求，利用线切割机制作出不同高度的可调垫片来与对应的车刀进行配合使用。

a)斜面自锁可调垫片 b)阶梯可调垫片

四、可调垫片的调质处理

可调垫片是利用45号钢来制造的，但在试用过程中发现垫片容易发生变形而影响正常使用。为了提高可调垫片的综合性能，使其可以更耐用和实用，于是对可调垫片进行了调质处理：先将垫片放进热处理炉中加热至大约840℃后进行淬火，然后再重新回炉加热至大约600℃后进行高温回火，便得到回火索氏体组织，使可调垫片获得了强度、硬度和塑性、韧性都相互配合得较好的综合机械性能，从而大大提高了可调垫片在使用过程中的稳定性和耐用性。

五、结束语

通过对可调垫片的使用与实践证明，可调垫片在使用过程中，大大节约了加工时安装车刀的辅助时间，提高了车削加工的效率，同时也能保证加工质量。另外这两种可调垫片的结构简单、合理，操作方便，高低调整便捷、准确，获得了老师们和同学们的认可。