粗镗孔利器——镗刀盘

茅保富

扬州冶金机械有限公司 江苏扬州 225008

1 序言

一种多刀切削粗镗内孔的刀具——镗刀盘，由4～8把机夹镗孔刀对称安装在刀盘的刀槽内，用内六角螺栓拧紧在刀盘上。两块带锯齿形调节齿的矩形板，分别固定在刀体底面和刀盘上，上下两块调节板每错开一齿，加工直径就相差1mm。安装好的所有镗孔刀切削刃在轴向同一平面上,刃倾角为0°，加工半径尺寸完全相同，调节半径可达20mm。该刀盘结构极其简单，切削平稳，调节方便，制造容易，成本低廉，而且加工效率是单刀加工的10倍以上。

2 单刀切削镗杆的缺陷

大型锻件加工去除量都很大，有的甚至超过100 mm，粗加工时间往往要占到总加工时间的70%左右。特别是在镗床上粗镗内孔，耗费的工时甚至要占到整个镗孔时间的80%～90%。镗床粗镗孔加工效率低，是由于在镗孔为单刀切削、切削刃为大刃倾角和刀杆细长等综合因素叠加下引起了振动[1]。

镗床所使用的大多数镗刀杆的刀槽都开在刀杆的中间，使切削刃偏离中心线，如图1所示。这种刀杆有三个缺陷：一是刀具单边切削，切削力集中在一边引起振动；二是刀具刃倾角较大，排屑空间较小，切屑形成时受孔壁挤压、碰撞引起振动；三是随着孔径逐渐变大，刀尖离镗杆中心越来越远，刀杆细长，刚性不足，引起振动[2，3]。在这种情况下，只能降低切削速度，减小进刀深度，减少走刀量。在电动机功率相同、镗杆直径/长度相同且加工相同工件内孔的条件下，镗床粗镗孔的切削速度不到车床的1/2，且进刀深度、走刀量均明显小于车床。因此，为镗床提供一种切削无振动、加工效率高的镗孔刀具是粗镗孔迫切需要解决的问题。

图1 切削刃偏离中心线

3 镗刀盘的特点

受铣刀盘多刀切削的启发，将多刀切削应用于粗镗内孔，只须将铣刀盘稍加改进，就可以成为高效切削的镗刀盘（见图2）。镗刀盘包括刀盘、右偏机夹镗孔刀、锯齿形调节板、锥柄、内六角紧固螺栓和方形螺母。

刀盘（见图3）左端面均布加工4个55mm×20mm×6mm开口腰形槽，腰形槽上平面在刀盘中心线上，腰形槽内再加工1个38mm×11mm腰形通孔，刀盘背面加工4个53mm×18×6mm开口腰形槽，此槽及腰形通孔中心线与左端面开口腰形槽中心线在同一平面上。腰形槽上方加工有排屑缺口，刀盘右端与锥柄相连接。

图2 镗刀盘

图3 刀盘

右偏机夹镗孔刀（见图4）刀体总长60mm，刀杆为40mm×20mm×20mm矩形体，刀杆前后面中间位置加工2×φ10.5mm通孔，两孔相距18mm，通孔前端加工2×φ17mm×10mm 沉孔。用2颗M10内六角螺栓穿过刀体通孔、刀盘腰形通孔与刀盘背面开口腰形槽内的M10矩形螺母联接，将镗孔刀拧紧在刀盘左端深度为6mm的开口腰形槽内。镗孔刀与开口腰形槽为小间隙动配合装配关系。安装后的镗孔切削刃倾角为0°，所有镗孔刀切削刃在轴向同一平面上，加工半径尺寸相同。

图4 右偏机夹镗孔刀

锯齿形调节板（见图5）为两块5 0 m m×10m m×3m m和50m m×2m m×3m m带锯齿形调节齿的矩形板，齿形为直角三角形，尺寸为0.5mm×0.2mm。4组锯齿形调节板用线切割同时加工，可以保证尺寸完全一致。将调节板分别固定在刀体底面和刀盘左端开口腰形槽旁，确保每组调节板0刻线对齐时，4个刀尖加工半径完全相同。调节时，上下两块调节板每错开一齿，加工直径就相差1mm，调节直径可达40mm。

图5 锯齿形调节板

在加工较大直径内孔时，镗刀盘可加工成图6所示的形状，该刀盘除安装8把镗孔刀和刀盘外形尺寸较大外，两端面开口腰形槽、腰形通孔及镗孔刀尺寸均与4刀头镗刀盘相同。该镗刀盘用于较大直径内孔的加工，加工效率是4刀头镗孔刀的两倍。

图6 加工较大直径内孔时镗刀盘

图7为加工较小直径内孔时的镗刀盘，刀盘左端面均布加工4个25mm×16mm×6mm开口腰形槽，腰形槽中心线距刀盘中心线8mm，腰形槽内再加工1个10mm×11mm腰形通孔，刀盘背面加工4个23mm×15mm×6mm的开口腰形槽。刀盘背面与带锥柄刀杆相连接。该刀盘使用短刀杆右偏机夹镗孔刀（见图8）,刀体总长33m m，刀杆为18mm×16mm×20mm的矩形体，刀杆前后面中间位置加工1个φ10.5mm通孔,通孔前端加工1个φ17mm×10mm 沉孔，用M10内六角螺栓将镗孔刀拧紧在刀盘左端开口腰形槽内。安装好的所有镗孔刀切削刃在轴向同一平面上,加工半径尺寸相同，镗孔切削刃倾角为0°。

图7 加工较小直径内孔时镗刀盘

图8 短刀杆右偏机夹镗孔刀

锯齿形调节板为两块25mm×10mm×3mm和25mm×2mm×3mm带锯齿形调节齿的矩形板，调节直径为20mm。

4 加工效果

镗刀盘采用4～8把镗孔刀镗孔，加工时所有切削刃同时切削，对称分布的刀头承受的径向切削力相等，方向相反，上、下、左、右相互抵消。克服了普通镗刀大刃倾角、切削力集中在一边、镗刀杆刚性不足和排屑不畅的缺陷，消除了振动，切削速度可提高1～2倍，走刀量可增加50%，加工效率可提高10倍以上。在加工较小直径深孔以及超大直径内孔时切削更加平稳，加工效率更高。使用锯齿形调节板调节加工半径速度更快，也更加方便、准确。

同规格镗刀盘可配置两只使用，即用一只刀盘镗孔时，将另一只刀盘调整至加工下一刀的直径位置，等前一刀加工好，即可换上调整好的刀盘继续加工。这样可最大限度地压缩非加工时间，提高加工效率。

5 结束语

粗加工内孔，镗刀盘的加工效率是进口的双刀头镗刀的2～4倍，制造成本却只有双刀头镗刀的1/2左右，性价比远大于双刀头镗刀。

镗刀盘结构极其简单，刚性好，强度高，切削平稳,调节方便，制造容易，成本低廉。刀盘既可在镗床上使用，又可在车床（锥柄改成方刀杆即可）、龙门铣床等机床上使用。