倒角刀具技术创新及应用

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摘要：机械制造中倒角的加工不容忽视，倒角的常见作用是去除毛刺，使其美观。但对于图纸中特别指出的倒角，一般是安装工艺的要求，例如轴承的安装导向，此部位的倒角大小直接影响轴承能否正确安装到位。传统的倒刀加工刀具磨损快，磨刀次数多，影响加工效率。设计制作的高效组合式倒角刀具，装夹方便，不需要特质夹头，几乎与所有的旋转加工设备都可以使用，适用范围广，性能稳定，有效节约了刀具成本，提高了生产效率。

关键词：高效组合；切削加工；倒角刀；加工效率

工欲善其事，必先利其器，刀具是切削加工的基础工艺装备之一，刀具的性能和质量直接影响到加工效率的高低和加工质量的好坏，直接影响到整个机械制造业的生产及经济效益水平。制造业企业供给侧结构性改革，践行精益生产，刃具的优化运用是企业红利重要的组成部分。随着现代科技水平的提高，设备更迭速度日趋加快，目前更新换代的速度可达10-15年更换一代，要在这样短的时间内赚回设备投资并创造利润，必须充分挖掘刀具的潜力。“对倒角加工专有刀具进行结构参数优化，使得专用工具的结构更加合理，从而可以大幅提高加工的质量和效率”。[1]采用新型刀具，是制造业提高劳动生产率和提升企业竞争力的有效手段，亦为我国制造业当前必须重视的问题。“将机台清理毛刺理念融入到加工过程中，取消去毛刺工序，更为精进工序、提高零件的生产加工效率”。[2]“倒角的应用可以良好的形状分布，从而可以控制直线裂纹的形成”。[3]根据产品结构特点设计制作专用刀具，可以起到降本增效的作用，经过理论计算和现场不断的摸索调试，我们设计制作了一种高效组合式倒角刀。

1产品结构及工艺难点分析

扭力管组件形状复杂，精度需求高，其加工难点是通孔两端倒角，零件有4个通孔都需要进行两侧倒角，相当于需要加工8个倒角，4个孔分别为2-准44.50/准44.45与2-准49.263/准49.213，而2-准49.263/准49.213外侧有一孔为准42.89/准42.876，外小里大（见图1），需注意刀具避让。另外，为避让零件的夹具工装，刀具伸出的长度达到300mm左右，现有的双面倒角刀具过长，刚性降低，加工时产生振动，孔口倒角处形成崩纹，且倒角不正，影响滚压轴承装配，受刀具材质限制，刀具寿命低，加工倒角时需要多次安装和拆卸刀头，安装刀头位置精度不稳定，影响倒角的尺寸，每次安装刀头进行一次对刀，影响零件的加工效率。一个滚压轴承价值3100元，如果倒角不合格，导致轴承载荷和启动扭矩不合格，可造成轴承报废，进而影响组件的装配。

2传统倒角加工刀具

现有的对通孔两侧孔口倒角加工，采用的双面倒角刀具是在350mm的调质钢棒上加工一个10mm×10mm的通方槽，方槽内安装一个10mm×10mm的手磨的45°倒角刀，用螺栓紧固即可倒角。然后把刀方反向装夹，实现对通孔的另侧倒角。制作简单，拆卸方便。但该技术存在缺陷：①45°车刀是手动磨的，车刀反复装夹，即使需重新对刀，仍旧存在装夹误差，影响45°的准确性；②刀具较长，刚性不好，加工零件时刀具产生振动，导致加工出的倒角有明显崩纹；③零件材质为钛合金，而刀具材质为高速钢，加工过程中刀具磨损快，磨刀次数多，影响加工效率。

3高效组合式倒角刀具结构及技术原理

3.1刀具材质。根据产品结构特点制定了组合式倒角刀具的加工方案，用于解决双面倒角刀具过长，加工倒角时产生崩纹，及刀具寿命低的难题。本刀具采用1.2343进口模具钢，具有材质均匀和优越的切削加工性能，拥有良好的高韧性及高塑性，高低温下的高耐磨性能和整体硬化性能均很出色，加工后刀具性能优越，克服了因长度过长由其它模具钢制作刀具刚性较差，分体式连接易磨损等缺点。3.2刀具结构及技术原理。结合刀柄和刀头的技术设计，经过不断的调试和改进，成功设计了能应用在加工中心上的高效组合式倒角刀具，与改进前的刀具进行对比，零件的加工效率和零件的加工质量有大幅度的提高。具体技术方案如下：①加长刀柄采用整体式结构，保证刀柄的强度、刚性的要求。刀柄的设计采用内冷的功能，加工过程中能提高零件的表面粗糙度，延长刀具寿命（见图2）。②刀头采用安装刀片的方式，45°成型刀头镶嵌2片刀片，除切削部分外刀片可以全部包含在刀头内部，刚性更好，重复定位精度高，稳定性更好。③刀柄和刀头采用螺纹夹紧连接，安装拆卸更方便，减少操作人的换模时间，减轻操作人劳动强度。④利用刀柄的内部锥面与刀头的外部锥面紧密贴合，刀柄的内端面与刀头的外端面靠紧定位，这种双重定位的原理，重复定位精度可以达到0.03mm以内。即满足刀头重复装夹的定位精度，又可保证刀具夹紧后的刚性，防止零件加工过程中，由于刀具颤动产生崩纹影响零件的质量（见图3）。

4应用效果及经济效益

经实践后，应用新型组合式高强度倒角刀具加工，零件的加工效率提升了170%，保证了零件质量，提高了零件的良品率。扭力管组件加工中心单件加工时间由原来的1小时降低至0.3小时，节约了0.7小时。每年投产300件，采用五轴加工中心，设备小时费率为300元/小时。每年机床单品节创价值＝投产数量×节约时间×成本费用300×（1-0.3）×300＝6.3万元本高效的组合倒角刀具，倒角刀装夹方便，不需要特质夹头，几乎与所有的旋转加工设备都可以使用，倒角刀适用范围广，性能稳定，加工效率高，由于自身的强度可实现快速加工操作，特别是无论手工自由操作还是自动定时进给都能获得良好的加工效果，此倒角刀突破通孔两侧孔口倒角的加工瓶颈，可实现自动化机械加工制造，保证加工精度，此组合式倒角刀具可广泛运用于机械加工行业，可用于如汽车发动机内缸体反面倒斜加工以及航空、军工、汽车工业用油、气、电动阀，及各类工程机械缸体及连接座体类零件通孔两侧的倒角加工。

参考文献：

[1]王巍，唐臣升.涂层边缘倒角加工方法及专用刀具[J].工具技术，2018，52（9）：110-113.

[2]郑伟，滕林桢，林春雨，等.多工件锁紧机构对提升加工效率的创新技术[J].科技创新导报，2018，15（19）：91-92.

[3]王伟宁，胡鹏，任飞飞，等.倒角坯热轧过程角部变形和温度分布研究[J].上海金属，2015（2）：57-62.

作者:郑伟 林春雨 李翠平 单位:吉林江机特种工业有限公司