裝配式小直徑推刀的設(shè)計(jì)和應(yīng)用
| 在變速器產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中，為保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時(shí)利用我院現(xiàn)有的液壓機(jī)，獲得了較好的加工效果．但由于工件被加工尺寸較小而加工余量較大，故原有整體式推刀的制造成本較高且刀具使用壽命較短(500次左右)。經(jīng)過改進(jìn)設(shè)計(jì)采用了裝配式推刀后，很好地解決了這個(gè)問題。 一.推刀設(shè)計(jì)計(jì)算的一般步驟 由于推刀在使用過程中存在著壓桿穩(wěn)定問題，所以推刀設(shè)計(jì)區(qū)別拉刀設(shè)計(jì)，也就存在著一個(gè)長徑比校驗(yàn)的問題。 1、推孔工藝的確定 推孔工藝除正確選擇推削速度、刀齒的切削前后角外還包括兩個(gè)重要參數(shù)，即預(yù)制孔直徑和推削長度的合理選取。由于被加工方孔的尺寸和表面精度較高，且推削加工后不允許殘留預(yù)制孔痕跡的限制，所以預(yù)制孔直徑D0應(yīng)略小于方孔邊距0.3mm～0.5mm。預(yù)制孔直徑的選取實(shí)際上確定了推削加工的余量。 推削長度Lg的確定：從提高生產(chǎn)效率的角度出發(fā)，希望一次推削的長度越長越工好，但如果推削長度過大，又會(huì)造成推削過程中切屑過多而容屑困難。所以確定推削長度為25mm。即三個(gè)工件的厚度加上兩次切斷刀位的厚度。 2、刀具主要參數(shù)的選取 齒升量Sz:對于拉刀，應(yīng)選取較小的齒升量以獲得較小的切削負(fù)荷，延長刀具的使用壽命;但對于推刀，為減短推刀長度以提高推削的穩(wěn)定性，應(yīng)在滿足強(qiáng)度的前提下盡量選取******的齒升量。并分段增加齒升量。即因在方孔漸成式推削加工中推刀刀齒以其齒角切割金屬，其切削刃的寬度隨加工過程由大變小，為使各刀齒的切削負(fù)荷均勻，應(yīng)采取逐齒增大齒升量的辦法，但在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，采用了分為四段逐漸增加齒升量的辦法以降低設(shè)計(jì)和制造難度，其各分段間齒升量增大的幅度視工件材料和被加工尺寸的大小而合理選擇。即：某一段刀齒的齒升量等于分段系數(shù)與第一段刀齒的齒升量的乘積。 齒距t:齒距選取越小，在縮短了推刀長度的同時(shí)，相對于同樣的推削長度，其同時(shí)工作齒數(shù)也就越多，切削過程也越平穩(wěn)，工件表面質(zhì)量也越高；但齒距選取過小，又會(huì)使容屑困難，在推削過程中造成推刀卡死甚至折斷。通常取t=(1.25～1.5)Lg½。 容屑槽設(shè)計(jì)：容屑槽的設(shè)計(jì)是進(jìn)行強(qiáng)度校驗(yàn)的前提。即使是針對同一種特定的工件材料，也存在著對應(yīng)不同齒升量的不同的最小容屑系數(shù)Kmin。在進(jìn)行容屑計(jì)算中，應(yīng)使容屑系數(shù)K大于最小容屑系數(shù)Kmin以保證足夠的容屑空間后，就可以確定刀齒其它的，尺寸，如容屑槽的深度h、后刀面寬度C、齒背角η、槽底半徑r等。即：K=(πh2/4)/(Szlg)>Kmin。 當(dāng)然，為使切屑易于卷曲和便于從容屑槽中排出，容屑設(shè)計(jì)的內(nèi)容還包括在刀齒上正確開設(shè)分屑槽的步驟。 3、長徑比檢驗(yàn)和強(qiáng)度校核 強(qiáng)度校核決定了推刀使用的可行性和耐用度，在強(qiáng)度校核超標(biāo)后，應(yīng)重新確定推削長度、齒升量、齒距等參數(shù)。值得注意的是，在裝配式推(拉)刀的設(shè)計(jì)中，應(yīng)同時(shí)校核刀齒和主軸的強(qiáng)度。 如前所述，推削過程中推刀受壓，為避免其縱向彎曲而失穩(wěn)，其長度應(yīng)較拉刀短，即長徑比不能超過10～12。同樣，如果設(shè)計(jì)中計(jì)算出推刀長度過大，也應(yīng)重新確定推削刀齒放大長度，并重新設(shè)計(jì)齒升量、齒距等刀具參數(shù)。  二. 裝配式推刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝配式推刀的結(jié)構(gòu)如圖3所示。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，為保證刀齒失效換上備用刀齒后，各刀齒和前、后導(dǎo)向部相對于刀具軸心線的徑向跳動(dòng)公差值，我們在前、后導(dǎo)向部及主軸上設(shè)計(jì)了一個(gè)較高配合精度的定位止口，解決了螺紋聯(lián)接不能定心的問題。同時(shí)在保證各刀齒的周向定位誤差問題上，針對小直徑推刀結(jié)構(gòu)上的困難，為保證刀齒及主軸的強(qiáng)度，我們選擇了扁主軸以代替平鍵定位，而各刀齒上的扁圓孔均由線切割加工以保證其配合精度。 在實(shí)際推削加工過程中，我們采用了如圖4所示的強(qiáng)制導(dǎo)向裝置，以導(dǎo)柱與導(dǎo)套的配合保證推刀軸線與液壓機(jī)工作臺(即零件端面)的垂直度，避免推刀傾斜造成受力不均而折斷。 三.采用裝配式推刀的優(yōu)點(diǎn) 表面看，由于裝配式推刀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，刀具制造的一次性投入較整體式推刀高，但由于存在如下三個(gè)方面的優(yōu)越性，工件的刀具平攤費(fèi)用卻極大地降低了： 刀齒的可換性，即當(dāng)某個(gè)刀齒失效后可以較方便地?fù)Q上備用的同樣刀齒。 由于刀齒的可換，在刀齒盡量取得******齒升量的同時(shí)，還在設(shè)計(jì)中適當(dāng)減少了精切齒和校準(zhǔn)齒的個(gè)數(shù)(整體式推刀則必須保留足夠的精切齒和校準(zhǔn)齒作為刀齒失效后的備用齒，以延長刀具使用壽命)，從而縮短了刀具長度，減少了推刀因推削失穩(wěn)而折斷的危險(xiǎn)性。 更重要的是，對刀具制造機(jī)床的選擇條件降低了。整體式推(拉)刀必須在專用的拉刀磨床上磨制加工，而裝配式推刀刀齒則可以在普通的工具磨床上完成加工，這也同時(shí)為制造出較大數(shù)量的備用刀齒提供了可行的條件。 |
