液压油缸耳环专用刀具的设计与开发

2022-05-11常州机电职业技术学院朱宇孙峥峥史东丽高建国

内江科技 2022年4期

◇常州机电职业技术学院朱宇孙峥峥史东丽高建国

液压油缸是工程机械主要的受力与动力支撑元件，通过液压油缸活塞杆的伸出、回缩来实现机构的运动。作为主要的受力部位与运动支撑部位的油缸耳环，对提高液压油缸安全工作有着重要影响。现有刀具加工该耳环，需两次安装、3把刀具、6个工步，不但耗时，而且加工精度很不稳定，导致加工效率低，废品率高，成本高。设计一款专用刀具，只需1次安装，1个工步即可完成，有效提高生产效率、降低加工成本。

1 前言

1.1 液压油缸耳环技术要求及加工方法

液压油缸是工程机械主要的受力与动力支撑元件，通过液压油缸活塞杆的伸出、回缩来实现机构的运动。液压油缸受力部位经常因主机振动或摆动而产生失效；同时液压油缸承受着很大的内压，工作压力高达40MPa，甚至更高，复杂的受力工况对液压油缸的结构提出了很高的要求，尤其是液压油缸的耳环，作为主要的受力部位与运动支撑部位，有着更高的安全要求。所以液压油缸耳环的质量保证，对提高液压油缸安全工作有着重要影响。

原来的油缸耳环（如图1）的加工方法为：第一步在摇臂钻上打个底孔，第二步数控车床上车削油缸耳环端面及外轮廓，第三步在立式加工中心上铣削油缸耳环的两侧面（对称），每一个侧面都包括耳环侧面、耳环座面以及侧面与座面的圆弧连接面，第四步在加工中心上粗精镗孔。在铣削油缸耳环两侧面的过程中，两个侧面的铣削需两次装夹，每个侧面都需3个工步来完成，共需6个工步来完成。这样加工工步较多的加工工艺，不但耗时，而且会因两次装夹造成对称的两侧面的加工精度很不稳定，导致加工效率低，废品率高，成本高。

图1 液压油缸耳环零件图

1.2 现工艺存在问题

在铣削油缸耳环两侧面的过程中，两个侧面的铣削需两次装夹，每个侧面都需3个工步来完成，共需6个工步来完成。这样加工工步较多的加工工艺，不但耗时，而且会因两次装夹造成对称的两侧面的加工精度很不稳定，导致加工效率低，废品率高，成本高。对于这个问题也想了许多的改进方法。

2 刀具优化和改进

本文主要为加工图1所示液压油缸耳环提供一种新刀具,考虑可以通过一次装夹，同时铣六面，查阅了株洲钻石和山特维克的刀具手册，设计了刀具的几何角度，借鉴刀具厂商的意见，根据油缸吊耳的尺寸，设计出刀盘的尺寸，根据吊耳的材料，选择刀片型号，最终设计出一种双面铣上铣削油缸耳环的专用刀具。有效提高生产效率、降低加工成本。

设计高效复合专用刀具如图2所示，刀具包括刀盘本体、刀片和紧固件。刀盘材料为工具钢。刀片是硬质合金粉末冶金涂层刀片。刀盘沿轴向共三层盘面，从端面起，第一层盘面安装R8圆形刀片（图2中1）共4片，副前角8度，均匀分布于端面上；沿刀盘轴向，第二层盘面安装刃长12mm的方形刀片（图2中3），共4片，副前角8度，均匀分布于圆周上；第三层盘面，即在圆形刀片的上方，也安装刃长12mm的方形刀片（图2中2），共4片，副前角8度。图2中刀片1、2与刀片3，在圆周方向上的夹角为30度。三层盘面共分布有安装刀片的12个刀槽，以及刀槽安装刀片的定位结构，其定位结构包括定位孔和紧固件，作为紧固件的螺栓或螺钉通过定位孔将刀片固定安装在刀槽中。专用刀具加工耳环如图3所示。

图2 油缸耳环专用刀具设计图

图3 刀具加工耳环示意图

设计的刀具实物图如图4所示。其中，1是第3层盘面，安装刃长12mm的方形刀片，共4片，前角8度，沿圆周均匀分布。2是刀槽安装刀片的定位结构，其定位结构包括定位孔和紧固件，作为紧固件的螺栓或螺钉通过定位孔将刀片固定安装在刀槽中。3是第1层盘面，安装R8圆形刀片，共4片，前角8度，均匀分布于端面上。4是第2层盘面，安装刃长12mm的方形刀片，共4片，前角8度，均匀分布于圆周上。5是刀具本体。刀具加工耳环时，刀具上3个盘面共安装12个刀片。