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刀座扩孔刀的设计和使用方法

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:使用刀座的扩孔刀,刀座与刀体之间的连接可分为滑座式和齿条滑座式两种。■滑座式◆矩形滑座式图3-43所示为矩形滑座式扩孔刀。■齿条滑座式除了滑座式,刀座扩孔刀的另一个主要形式是齿条滑座式。图3-45 燕尾槽滑座式扩孔刀◆梯形滑座式图3-46所示为梯形滑座式扩孔刀,其平面、垂直面和倾斜面三个面的接触使其连接刚性很强。两个刀座调好位置后,锁紧全部刀座紧定螺钉,就完成了该扩孔刀的调节工作。

刀座扩孔刀的设计和使用方法

大部分刀具生产商提供的标准的通用型扩孔刀不是用刀夹制造的,这是因为刀夹可调节的尺寸范围相当有限,而标准的通用型扩孔刀的可调节范围都比用刀夹制造的扩孔刀大得多。

标准的通用型扩孔刀的刀座可以在刀体上较大范围地移动,然后锁紧,之后有些还可以加以微调。

使用刀座的扩孔刀,刀座与刀体之间的连接可分为滑座式和齿条滑座式两种(扩孔刀大都有滑座,不带齿的称滑座式,带齿的称齿条滑座式)。

滑座式

◆矩形滑座式

图3-43所示为矩形滑座式扩孔刀。这类扩孔刀的刀座底下带有矩形的导向块,导向块嵌在刀体的凹槽内。借助导向块,刀座可以在刀体上沿直径方向移动。在刀座和刀体侧面还有刻度,可读出大致的刀座移动值。移动初步完成之后用刀座上的大螺钉(刀座紧定螺钉)将刀座与刀体锁住,进而可以用微调螺钉来微调刀尖的尺寸。微调螺钉在图中红色箭头所指的螺孔中,螺钉头顶在刀座紧定螺钉的光杆部分。拧动微调螺钉,刀座能少量地向外移动。

◆斜肩矩形滑座式

图3-44所示为斜肩矩形滑座式扩孔刀。这种结构在总体上与矩形滑座式差别不大,它主要是在刀座与刀体的接合部分设置有一定斜度的斜肩,这个斜肩可以帮助刀座在锁紧的过程中向刀杆中心靠紧,使矩形导向块原本可能存在的侧向间隙更好地得到消除(或者使导向块的配合公差可以比矩形滑座式略大,从而降低制造难度)。

燕尾槽滑座式

图3-45所示为燕尾槽滑座式扩孔刀。图3-45a所示的形式是将刀座的侧边直接设计加工成半燕尾槽形式,两个刀座就形成完整的燕尾槽;图3-45b所示的形式在总体上属于之后要讨论的桥式结构,其基体与刀桥、中间座之间都采用了矩形滑座结构,而刀桥与中间座之间则采用了燕尾连接。但由于刀桥与刀体、中间座的连接都相对固定(调节尺寸时不调节这2组连接),实际调节的是燕尾连接副,因此将这一形式归为燕尾槽滑座式。这种燕尾的连接方式在机床的导轨上见得较多,其连接刚性还是相当可靠的。

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图3-43 矩形滑座式扩孔刀

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图3-44 斜肩矩形滑座式扩孔刀(图片来源:正河源

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图3-45 燕尾槽滑座式扩孔刀

梯形滑座式

图3-46所示为梯形滑座式扩孔刀,其平面、垂直面和倾斜面三个面的接触(三面锁紧)使其连接刚性很强。梯形块之上也是微调螺钉。

齿条滑座式

除了滑座式,刀座扩孔刀的另一个主要形式是齿条滑座式。

◆侧齿条滑座式

•侧面单齿

所谓侧面单齿,就是扩孔刀的刀座上的侧面仅安排了一个齿条,如图3-47所示。这种单齿条一般齿条的尺寸较大,有点类似于机床上常见的三角导轨。图示结构的三角肋条设置于刀体,轨道槽设置于刀座。

侧面单齿齿条滑座式扩孔刀(图3-47)的刀座紧固方式也比较特别,仅使用一个大尺寸螺钉将两个刀座以及刀体两侧紧紧抱在一起,其特点是结构比较紧凑,适合制作较小直径的双刃扩孔刀,但锁紧力相对比较小,锁紧后的精调结构也比较困难。

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图3-46 梯形滑座式扩孔刀(图片来源:大昭和)

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图3-47 侧面单齿齿条滑座式扩孔刀(图片来源:山高刀具)

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图3-48 侧面多齿的齿条滑座式扩孔刀(图片来源:成林刀具)

•侧面多齿

侧面多齿是将单齿的较大尺寸齿形减小,换成多齿的结构。

多齿结构在静态分析时由于精度限制,只有一个齿条接触,接触刚性较弱;但随着受力增加,齿条受力产生弹性变形,进而会有更多的齿条参与受力,接触面积加大,受力分散,仍可能不超出弹性变形的范围。

图3-48所示为侧面多齿的齿条滑座式扩孔刀。该结构的刀座尾部为集粗调与半精调于一体的双向可调机构。较小直径时它与侧面单齿的齿条滑座式扩孔刀一样,使用刀座紧定螺钉锁紧刀座,稍大的直径用两个刀座紧定螺钉从两侧加以锁紧(图示为稍大规格的双刀座锁紧螺钉)。使用时,先预紧刀座紧定螺钉,然后调整刀座尾部的刀座位置调节装置直到刀头达到预定位置,然后调另一个刀座位置。两个刀座调好位置后,锁紧全部刀座紧定螺钉,就完成了该扩孔刀的调节工作。

◆底齿条式

图3-49所示为底部矩形齿的齿条滑座式扩孔刀。矩形齿的受力是各种齿形中较好的,它也可以看作是类似于侧面单齿变多齿那样,将矩形滑座变成小尺寸、多齿。它也是受力一开始只是单齿接触,随着受力接触齿数逐渐增加。

图3-50所示为底部三角齿的齿条滑座式扩孔刀。两个刀座在两根螺杆的驱动下沿底部三角齿纹滑动调整尺寸,由顶部的压板和螺钉将两个刀座及压板连接在一起。

这种结构相对简单,大部分刀具厂已很少使用。

新型底部三角齿的齿条滑座式扩孔刀如图3-51所示。这种结构除将矩形齿换成三角形齿之外,其他与图3-49所示的底部矩形齿的齿条滑座式扩孔刀基本相同。

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图3-49 底部矩形齿的齿条滑座式扩孔刀(图片来源:瓦尔特刀具)

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图3-50 底部三角齿的齿条滑座式扩孔刀(图片来源:高迈特刀具)

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图3-51 新型底部三角齿的齿条滑座式扩孔刀(图片来源:沃好特刀具)

◆倾斜齿条式

•A字形斜齿条

倾斜齿条式的扩孔刀的基本形式是两个刀座的齿条呈A字形。

图3-52是A字形斜齿条扩孔刀的主要构件(缺刀座紧定螺钉和调节螺钉),图3-53所示为其受力示意图

在A字形斜齿条扩孔刀的结构中,刀体好似马鞍,而两个刀座好似骑马者的两条腿,跨骑在马鞍的两侧。这种结构的刀座与刀体在马鞍的顶部形成一个预应力,有助于消除两者之间的间隙,而侧面倾斜的齿条比平面接触有更大的接触面积,有利于提高切削的安全性。

A字形斜齿条扩孔刀的双刀座各自调整(称为异步调整结构)的轴测分解图如图3-54所示。除了天蓝色的刀体与橙色的刀座外,主要是红紫色的刀座紧定螺钉及其垫圈、黄色的精调螺钉及绿色的调节基准销。粉红和淡绿底色的是两种刀片锁紧方式的部件,可参见《数控车刀选用全图解》一书的相关介绍。

异步调整方式是在紫色的刀座紧定螺钉组松开时调整橙色的刀座的基本位置,然后锁紧刀座紧定螺钉组,再用黄色的精调螺钉进行精确调整(精调螺钉的一端顶在绿色的调节基准销上)。

另外,这种结构的刀座还有一种同步调整结构。

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图3-52 A字形斜齿条扩孔刀的主要构件(图片来源:肯纳金属)

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图3-53 A字形斜齿条扩孔刀主要构件受力示意图(图片来源:瑞士工具)

同步调整的A字形扩孔刀如图3-55所示。这一结构取消了调节基准销和两个独立的精调螺钉,取而代之的是一个同步螺钉(图中大红色)。转动大红色的同步螺钉时,图中蓝色和绿色的两个刀座将一左一右同步向外扩大尺寸或向内缩小尺寸,这样就能将两侧的尺寸一次同步调整完成。

但这种结构的缺点是粗调也必须是用这个同步螺钉慢慢调,而其他结构却几乎可以在松开刀座紧定螺钉的情况下快速地手动移动刀座,能很快达到预定位置附近。因此,同步调整一般适用于调整范围不大的加工场合,异步调整则几乎在各种调整场合均能顺利完成相应的加工任务。

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图3-54 异步调整的A字形斜齿条扩孔刀轴测分解图(图片来源:肯纳金属)

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图3-55 同步调整的A字形斜齿条扩孔刀

图3-56所示为同步调整的A字形扩孔刀部件。同步螺钉的两端螺纹旋向一端为右旋而另一端为左旋;两个适应左旋或右旋螺纹的刀座有各自标记(适用异步调节的刀座另有标记,如黑色的外观或三个点),注意不要用错。

同步调整的A字形扩孔刀装配步骤如图3-57所示。

V字形斜齿条

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图3-56 同步调整的A字形斜齿条扩孔刀部件(图片来源:肯纳金属)

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图3-57 同步调整的A字形斜齿条扩孔刀装配步骤(图片来源:肯纳金属)

图3-58所示为V字形斜齿条扩孔刀。该扩孔刀的主要构件是刀体、两个刀座、4个刀座紧定螺钉、两个刀片、两个精调螺钉。除刀体上V字形安排了2组斜齿条供刀座在上面移动外,其余结构与图3-49所示的底部矩形齿的齿条滑座式扩孔刀类似。但正是由于这种斜齿条,使得刀座在承受切削力并传递给刀座时,合理地将切削抗力按设计方向传递至扩孔刀体,减少切削抗力影响模块间的定位,从而提高了扩孔刀在切削过程中的稳定性。

A字形斜齿条和V字形斜齿条都是斜向安排齿条的结构,虽然方向不同,却都能起到稳定扩孔刀具的作用。

3齿扩孔刀

图3-59所示为3齿扩孔刀。它采用的也是矩形滑座结构,扩孔刀的刀座下设了调节基准轴。粗调时松开刀座紧定螺钉即可,精调时拧动刀片下方的精调螺钉,而精调螺钉则顶在调节基准轴上,这与之前所述的扩孔刀没有太大差别。中心处还有测量基准轴,便于用游标卡尺等测量刃口位置。

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图3-58 V字形斜齿条扩孔刀(图片来源:方寸工具)

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图3-59 3齿扩孔刀(图片来源:山特维克可乐满)

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