大连船用柴油机有限公司机械加工部

 孙建涛 张广瑞 安富广 宋家瑜

摘要：对于反向划窝加工，常用的加工方式为将连接主轴的整体式刀体，移动到孔位将刀杆伸出孔端，人工测量安装好刀片，再进行划窝的加工方式。这种常规的反向划窝加工方式灵活方便，但对于划窝尺寸完全由人为控制，经常出现划窝尺寸超差的情况。本文创新改造了一种基于快换夹头的划窝刀具，由电子对刀仪提前校正划窝尺寸，改装划窝刀杆并适配制作转换夹套，使加工过程中刀杆和刀片始终为一体，整体装夹到快换夹套中。改造后的反向划窝刀具在主机零部件加工中已经应用，取得不错的效果，在划窝尺寸得到有效保证的同时，还能减轻工人工作强度，提高加工效率。

关键词：反面划窝；划窝刀；刀具改造

1.前言

在机械加工中，零部件反面的划窝加工，在实际生产中经常遇到，通常使用的平面锪刀或者单面成型刀具装夹在刀杆上加工而成，我司采用的加工方式亦是如此。这种加工方式比较灵活，便于更换刀片。但同时对于划窝尺寸的控制，需要操作工人每个孔都要认真的测量和检查。在实际加工中，对于数量较多的划窝加工，几乎每个划窝尺寸都不一样，时常会出现检查不仔细而导致个别划窝尺寸超差的情况。如果划窝加工孔的数量较多，安装刀片和测量尺寸的次数就会很多，增加操作者的工作强度。而且有时候由于工件结构比较特殊，操作空间很小，安装刀片会更加费力和不便。针对这种情况，决定利用现有资源，对划窝刀具进行改造，改进和丰富反向划窝的加工方法。

2.现状分析

一般的划窝刀具结构是连接主轴的刀体，刀体是刀柄加刀杆为一体，刀柄的形式因连接轴孔的形式而各有不同。刀杆端部开有长方形空槽，可插入单面刃磨的高速钢刀片，端面有螺丝固定锁紧。使用这种方式反向划窝的时候，每划完一个孔，需要取出刀片，待刀杆跑位到下一孔，伸出反面端面，再由人工装入刀片，测量好尺寸后锁紧端部螺丝，然后再次进行加工。

图一 常规直柄划窝刀具

现有划窝刀体的刀柄和刀杆一体式的，刀柄有φ42mm直柄，用于连接快换夹头；有莫式锥柄，多用于连接钻床主轴；有7:24锥柄，用于各类铣、镗机床主轴。直柄划窝刀体受快换夹头接口尺寸限制，其刀杆直径一般比较小，一般用来加工小直径孔的反向划窝。其余两种形式刀柄可划窝直径要大一些。

要想实现划窝尺寸准确，理想状态是不用每次都更换刀片，但是不更换刀片常规刀柄没有办法进出所加工的孔。为了解决这个问题，可以借鉴铣镗床使用的侧固式划窝刀杆，即将刀杆和刀柄分离，每次划窝装夹刀杆，不动刀片。一般大直径孔划窝的刀杆直径比较大，重量也大，这种加工方式往往不可取，但是这种加工方式对于小直径孔的划窝应该是可行的，因此可以想办法将直柄划窝刀体进行改造，以达到预期目的。

3.刀体的改造

直柄刀体的刀柄直径是标准尺寸φ42mm，使用时连接到快换夹头膨胀孔中，然后通过锁紧装置将直柄位置夹紧。如果将刀杆和刀柄分离开以后，要面临的问题就是如何将刀杆和刀柄进行装夹和固定。综合常用的几种固定锁紧方法，最后选用和借鉴了快换夹头的夹紧方式。即根据刀杆实际尺寸，自制特殊尺寸的膨胀转换套，使用时刀杆、转换套、快换夹头三者装配在一起。

    膨胀转换套的制作是刀具改造的关键，转换套的外径尺寸为φ42mm，与快换夹头孔间隙适配，并且在外圆开出4条0.2mm的槽，使其能够实现锁紧的功能。刀杆外径和膨胀转换套内孔是间隙配合连接，松开状态下很容易装入转换套中。快换夹头锁紧时，夹紧力传递到转换套上，同时将刀杆夹紧；快换夹头松开时，夹紧力消失，转换套膨胀到自然状态，将刀杆松开。

使用这种连接方式能够实现刀杆和刀片在加工过程中不用拆分，取而代之的是将整根刀杆取下来，机床跑位到下一个孔之后再将整根刀杆装入、锁紧。划窝加工前只要对好刀片的直径尺寸，就能够保证所有划窝直径一致，不会出现尺寸不一的情况。

4.使用及效果

改装后的划窝刀杆在WX52主机水套加工中首次使用。在机床使用前，先将刀杆、刀片、转换套组装到一起，装入带锥柄的快换夹头中，在电子对刀仪上对刀，调整好刀片的直径尺寸，然后锁紧，做好刀片位置标记，便于识别刀片在加工过程中是否有移动。

零件实际加工的孔尺寸为φ18，背部划窝尺寸为φ26深17，一般在T68镗床加工，因为该水套有的孔位置比较特殊，操作者需要蹬梯到工作台上调整刀片位置，每次调整刀片需要松开螺丝、取出刀片、跑位后安装刀片、调整刀片位置、锁紧刀片这五个步骤，时间一般需要2-3分钟，而且偶尔还会出现划窝尺寸偏大或偏小的情况。使用改造后的划窝刀具，只需取出刀杆、跑位、安装刀杆三个步骤，省去操作者调整刀片的过程，消除了划窝尺寸错误的隐患，同时安装时间可缩短到半分钟，减轻了工人劳动强度。实践证明，改装后的划窝刀具既能有效保证产品质量，又提高了工作效率。

5.结论

通过机械加工部有关领导、工艺和刀具管理人员的多方面努力，成功设计并制作了基于快换夹头的划窝刀具，并在实际加工中得到成功的应用，效果显著。今后，可以将此种类型的划窝刀具向更多的产品加工中推广使用。同时也需要认识到，该划窝刀具还是有其局限性，那就是只能进行小直径的划窝加工。对于大直径的反向划窝加工，由于其切削力较大，容易超过快换夹头的锁紧力，还需要用其他方法来解决，这也将是今后一个的研究课题。

（来源：大连船用柴油机有限公司优秀论文）