这样的镗刀可以高精度加工大直径外圆

2019年1月8日 21点 公众号：切削之家 推文，欢迎关注

某工程机械套筒（见图1）φ300h8外圆及φ425h8外圆，凸台具有高尺寸精度，其与工件整体中心偏心（2±0.02）mm，与底盘上φ22H7孔、凸台同偏心。若由车床加工偏心凸台，后续加工中心加工偏心孔时难以保证位置度要求，需加工中心一次装夹完成。市场上外圆镗刀加工范围较小，加工直径及加工深度难以满足此工件φ425h8的加工需求，且工件非批量生产，定制镗刀成本高、周期长。故本文介绍一种自制外圆镗刀，结构简单、制作难度低、加工范围广、可解决图1所示工件及同类型近似产品的加工问题。

图1 套筒简图

1.外圆加工工艺分析

外圆加工方法通常有四种：车、磨、铣、镗。在此工件φ425h8凸台的加工中，磨削是不必要的，只对另外3种加工方法进行分析。若所有外圆及凸台均由车削完成，依靠四爪单动卡盘进行调整，（2±0.02）mm偏心距属于常规加工，易实现。但后续钻孔定中将成为问题，加工中心在定中时，工件不能旋转，极值点附近压表变化值小，无法准确找到偏心极值点，底盘上φ22H7孔与凸台同偏心，其两者间位置度难以保证。凸台精加工若由铣削完成，表面质量及圆度将成为难题，因为数控机床的插补原理，铣圆是绝对不会圆的，加上机床丝杠有间隙、主轴转速与刀具进给搭配不良等因素，精度要求高的圆一般都不选择铣削加工，而选择铰或者镗，铣削在此工件外圆凸台加工中只能作为粗加工。因此，为保证外圆凸台自身精度及钻孔位置精度，外圆凸台需选择车非偏心圆φ330k6及φ225K7为基准，粗铣偏心外圆凸台平衡加工余量、镗外圆及钻孔一次装夹完成，将车、铣和镗相结合，并以镗作为最终加工方式，达到工艺路线的优化。

2.自制外圆镗刀

（1）镗刀设计思路。外圆镗刀与普通镗刀最基本的区别就是刀尖朝向，加工直径与加工深度决定了设计结构尺寸，以上因素是无法改变的，因此设计中最重要的就是联接结构。为简化结构，刀柄选用机床自身刀柄，自制刀体通过刀柄与机床相连即可。

方案一（见图2）。贴合工件外圆设计套筒式刀体，与刀柄相联，钢板厚度4mm，套筒下端面焊接联接块，内过盈嵌入可调精镗刀头，套筒筒壁均布φ40mm孔，同时起到减重和减振的作用，设计质量40kg，缺点是质量偏重、加工直径调整范围小、通用性不强，实践证明此结构更适用于加工直径与加工深度更小的工件。

图 2

方案二（见图3）。此结构更接近于标准外圆镗刀，自制刀桥2与刀柄3通过联接键1相联，刀杆9可调范围宽，刀杆过盈嵌入可调精镗刀头8，精加工可进行微调对刀，刀杆背部加强筋6用于提高刚性，依靠销轴5、7联接，避免焊接，易拆装。设计质量28kg，完全满足主轴抓重。

图 3

1.联接键 2.刀桥 3.刀柄 4.顶丝

5、7.销轴 6.加强筋 8.可调精镗刀头 9.刀杆

（2）刀具安装及使用方法。

①将机床自身刀柄用双键及螺栓与刀桥相联。

②将可调精镗刀头过盈嵌入刀杆。

③将刀杆插入刀桥T形卡槽。

④调整刀杆位置于加工尺寸，侧固顶丝锁紧固定。

⑤将加强筋点通过过盈销轴固定于刀杆背侧。

⑥将刀体整体插入机床主轴中。

⑦为便于加工中心定中，可制作辅助心轴（见图4），辅助心轴小直径一端与加工中心工作台中心定位，大直径一端与工件定位，保证工作台中心与工件非偏心圆轴线同心，便于找正定中。

图 4

1.工件 2.辅助心轴 3.工作台

（3）镗刀特点。镗刀几何参数和切削性能稳定，定位精度和重复精度较高，可保证刀尖位置变化在工件精度允许范围内，以及加工精度的一致性。刀头牢固，在切削力冲击及振动下不易松动。加强筋依靠双过盈销轴固定，避免焊接变形，拆装方便。镗刀结构简单，调整范围广（调整直径300mm，加工范围φ250～φ550mm）。

3.应用效果

通过实际使用该镗刀加工的产品，其质量经三坐标测量仪（CMM）检测，完全达到设计要求。同时依靠此刀具，制作了其余同类结构共5种零件，加工直径275～475mm，按时、保质地完成了生产试制任务。

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