加工曲轴主轴颈车床的刀具设计

黄玉明

(甘肃天水星火机床有限责任公司技术中心，甘肃天水741024)

目前，现有的数控车床在车削曲轴主轴颈时，通常采用传统的框式刀架，安装2套刀板进行车削，或是选用普通常规数控刀架安装加长刀杆进行车削。由于曲轴类工件的特殊性，车削曲轴主轴颈时，必须使刀杆伸出长度大于拐颈深度，否则会受到曲轴拐颈的限制和干涉。传统方式一般会加长刀杆悬伸长度，这样大大降低了刀具的刚性，车削时很容易发生刀杆颤动。特别是原有刀架只能装夹2把刀具，车削不同的工件表面时，需要经常换刀，工件达不到技术要求，合格率降低，增加了加工成本，降低了生产率。本文介绍如何用刀具组合在车床上一次性合格地加工用户的零件。

1 被加工典型工件

图1是用户所要加工的典型工件，设计任务就是要在车床上把它一次性加工出来，并且要保证设计精度要求。该工件要求精度如下:尺寸精度，IT6;精车内外圆的表面粗糙度，Ra1.6 μm;精车内外圆圆度，0.005 mm;精车外圆的圆柱度，0.030 mm/300 mm。

2 刀具设计

为保证在车床上加工出符合要求的工件，我们设计了如图2的刀具组合。该机床所有刀具选用世界知名品牌SANDVIK，加工图1所示工件各个表面，共需要8把刀具，经过组合，可以完成整个加工过程。

图3为专用数控刀架与刀具的组合图，刀架选用德国SAUTER公司生产的0.5.480.540/8T卧式8工位刀塔，与我公司生产的刀盘组合。

3 加工方案及实施过程

加工方案见图4。刀架包括刀杆、接纳器、刀盘。刀盘是中间有通孔的正多边形柱体，在正多边形柱体的每一个侧面都安装有1个接纳器，接纳器是能够快速安装和卸下刀杆的装置，接纳器上安装有刀杆，刀杆上安装有刀具。刀盘至少是六边形柱体，其中间通孔的边上设有安装孔，根据需要可以是正八边形柱体、正十二边形柱体等等。在刀盘正多边形柱体的每一个侧面都加工一个安装接纳器的定位孔，4个螺纹孔，1个冷却润滑液出口;接纳器通过4个螺钉固定在刀盘上。刀盘在不影响刚度的前提下，厚度可小于曲轴的档宽，这样刀盘与刀杆一体进入主轴颈档内，可以扩展加工范围。

使用时，刀盘通过安装孔与车床刀塔连接，由车床刀塔带动旋转，变换加工工位。冷却润滑液通过泵经刀盘上的冷却润滑液出口、接纳器、刀杆流到刀具上。根据工件尺寸选择需要的所有刀具，依次安装在刀盘上，如左偏刀中间圆弧刀或尖刀右偏刀，通过变换不同的刀具，完成所有曲轴主轴颈、圆角、曲柄臂等整个切削过程。同时该刀架还可适用于各种轴类、盘类工件的加工，可车削各种外圆、端面、锥度、螺纹、圆弧以及回转体曲面等。

用于数控车床时，根据工件加工工艺，编写好程序，由数控程序控制刀架的工位，直至完成整个加工过程。

4 结语

该刀具组合在一次装夹后，在车削过程中不需要更换，能够保证车削的连续性，提高加工质量;且承载能力大、刚度高、吸振性好;通过内循环冷却通道，能够将切削液输送到切削区域，在使用过程中起到润滑冷却作用，大大降低工件的热变形，从而保证了工件的精度及表面粗糙度，提高了工件的质量，减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。