优化槽加工的几点建议

优化槽加工的几点建议

各种槽是机械零件上常见到的结构形状。通常有圆柱体内外表面上的环槽、密封圈槽、带倒角的斜槽、成形槽、各种标准的螺纹槽、内外圆柱体端面上的槽；圆柱面上和孔内与轴线平行的键槽、花键槽、齿槽以及平面上的多种形状的槽等等。

一般回转体表面上的各类槽，常用车削的方法加工，也可以用铣和插补铣削的方法（Milling by circular interpolation），即使铣刀一面自转一面公转。铣螺纹槽时，再加上轴向进给。外圆柱面上的与轴心线平行的各种槽与平面上的各种槽可用铣削等方法加工，与轴心方向平行孔内的键槽、花键槽、多边形孔槽用插削、拉削推削等方法加工。“槽”看起来形状很简单，但实际加工时仍有它的特殊性和困难性。

槽加工的特殊性和困难性是：①它通常是用刀具的一个主刀刃和两侧的副刀刃同时进行三面切削，被加工材料塑性变形复杂，摩擦阻力大，因此加工速度和进给量受限制，切削厚度虽薄，但平均变形大，单位切削力，总切削力与功耗大，有统计它比一般外圆切削大20 %左右。同时产生切削热也多，散热条件差，切削温度高, 刀具易损伤；

②随切深加大, 工件直径不断减少，切削速度实际在不断变化，切削力热等状况也在不断变化，特别在切深大和切断加工时，切削速度由最大逐渐减少甚至到“零”；

③工件或刀具一面旋转, 刀具一面逐渐切入，在工件表面实际形成的是阿基米德螺旋线，由此造成实际前角和后角也在不断变化，使加工过程更为复杂；

④通常所切的槽较窄，刀片也窄，刀片在刀杆刀体中的定位安装面小。定位安装不稳定，刚性差易振动，槽越窄越深，刀片悬伸越长，刀具刚性越差，更不稳定,更易移位振动损伤。对待这些问题应如何处理好呢？各槽加工刀具公司为此煞费苦心，这里请看SIMTEK 这位槽加工专家为此费心所出的点子和他们的具体改进措施吧。

SIMTEK 是德国也是世界著名的专业制造各种精密槽加工用刀具的公司。在槽加工方面积累了丰富的经验，并研发了各种新的槽加工刀具产品。他们的产品系列目前分三大类：⑴ simturn 类是车削镗削各种槽、孔等的加工用刀具；

⑵ simmill 类是铣削用的各种槽加工刀具；⑶ simcut 类是其他槽加工方法，如插削、旋风铣螺纹等所用的刀具。

他们的第一个重要点子是：好刀先要自身坚硬。除用优质材料、涂层、合理的刀刃形状结构外，还必须能改进刚性差的刀片的定位面形状结构以使它能被牢靠稳固地安装，即必须要解决好固有刚性不足的刀片的定位夹紧问题。

Simturn 是他们的车槽系列刀具。除可切各种槽外，改变刀头形状、进刀方向后还可加工内外圆、倒角、切断等。按可加工孔径的大小，槽的宽度和深度与分布等的不同，产品又分了以下几个子系列：

⑴加工Φ0.3 起的小内孔槽的 AX 系列，改进的方法是把其较粗硬质合金刀杆与刀头做成一体，刀杆多为圆形(Φ4-8), 尺寸较大的还有方形。刀杆上的刀头，据加工部位需要，应伸出得尽量短，这样切槽刀的定位面由整个较粗圆形和方形的刀杆承担 , 刀杆插入相应的刀座和刀柄的配合孔中。用座和刀柄上螺钉压紧，就可提高安装刚性，还可用靠刀柄前端螺母旋紧夹套从四周夹紧刀杆的 ME 夹紧系统。使定位安装刚性和可靠性得到更一步提高 (图 1)

图1：AX系列刀杆的定位安装

⑵可加工较大孔中的各类槽的 DX 和 C4 系列刀具。若用更粗的整体硬质合金做刀杆较贵不合算，因此可以改用钢刀杆前面装硬质合金刀片，为了使刀片安装刚性好，可将刀片端面做出三个 V 形突齿，定位安装时将此突齿与刀杆上的与之形状一致的 V 形槽相配合，两端平面靠紧。由于这些结构形状尺寸与相对位置做得非常精确，虽属多面定位，过定位，但互相不干扰，反而使得定位刚性大增。刀片有中心孔，用中心螺钉穿过刀片拧紧在刀杆上。刀片刀杆如一整体，这样就提高了安装刚性。所用的刀杆有带扁平面的圆柱形也有方形。

DX 可加工最小孔径为Φ7，刀杆直径可达Φ25。根据加工表面形状不同，刀刃形状可以做出多种多样，如可把刀片转角做成90°形成与轴向平行的刀刃，就可加工端面槽了。与之类似的 C4 型它的外形和定位安装如 DX，但刀头只延刀杆轴向伸出，故只能加工各种外槽，它的刀杆都是方形，此型是为一些小零件特殊加工要求设计制作的。最大切深是 5.5mm。

图2：DX和C4系列刀片定位结构

⑶ H2 和 GX 型的刀片具有对称的前后两刃，刀片薄弱定位面窄小，为此 H2 在刀片一侧背上特意做有 V 形凹槽， GX 则做有 V 形突齿，H2 和 GX 刀片的下面都做有突齿。刀片座有相应的凹槽，刀片的上压板有凸齿或凹槽，螺钉旋转上压板向下使刀片紧紧定位夹紧在上下 V 形凹槽中。薄弱刀片由于上下 V 形槽的多面定位夹紧，提高了安装刚性。它的刀杆为钢制，有带扁平面的圆柱形和方形两种。它们主要用于切内外槽和切断。H2 和 GX 可分别加工Φ24.5 和Φ38 以上的孔，最大切深分别为 18mm 和 26mm。

⑷ K2 型刀片具有前后上下对称的两个角形刀头，主要用于切外槽和切断。加

工时一端的刀头切削，另一端的角形刀头作为 V 形凸齿插装在刀杆与之相对应的 V 形凹槽中。靠它们和侧平面在刀杆中定位，以侧面螺钉穿过刀片中心孔同DX、CX 一样进行压紧。它最大的切槽深度是 7mm。

图3：K2系列刀片定位与安装

⑸ E3、E12、F3 三型的刀片都是三角形 , 可用三个刀刃，使用经济高效。E3、F3 较窄的刀片的侧面设计具有突出多面体，配合刀片侧面或另两个刀背面和侧面定位在刀杆刀座相应的多面槽和侧平面上，E12 刀片或用中心孔螺钉或用上压板压紧。用中孔螺钉压紧可承受轴向力较高。这三型均能加工内外槽。

E3 和 E12 型适应的最小内径分别是Φ41 和Φ46，能切出的最大槽深分别是 5 和 8mm。FX 型是专供客户订制特殊品，可满足客户多种需要。Simturn 车削类刀片还有一种是光面宽型的（Decolletage）系列，据客户需要可在宽刀片上磨出客户需要的槽形槽数，一次径向进刀可加工出多个槽。由于刀片较宽，刀片背后可做出一到数个 V 形突齿，在刀杆上做出相应数量的 V 形凹槽，再配合底面共同对刀片定位。