小孔大背麵結構（gòu）刀具檢測自（zì）動化在機測量加工工藝

1前言

一般起重（chóng）機的小孔大背（bèi）結構件都需（xū）要深孔鏜背加工。為保證起重機運行過程的（de）穩定性，背側外徑應> 2倍孔徑。圖1是典型的小孔大背轉盤結構，由於結構（gòu）的限（xiàn）製隻能從孔的一側加工。業內現有的成形（xíng）反銑刀（dāo）和單齒反銑刀，受刀軸徑比（bǐ）的限製，無法用插補銑削加工小孔大背結構零件。白鋼刀常見的背麵刮削方式無法保證背麵的加工質量、效率和人員安全，且工藝需要手（shǒu）工安（ān）裝白鋼刀（dāo），無法實現自動化加（jiā）工。為了提高產品質量和加工的自動化水平，必（bì）須解決小孔大背結（jié）構不能自動加（jiā）工的問題。

目（mù）前小孔的大背一般（bān）用刮刀刮。將白鋼條邊緣打磨成有切（qiē）割角的白鋼刀（dāo），安裝在（zài）反向刮條上加工背麵。小孔（kǒng）大背結構的加工工具（jù）和安（ān）裝過程。

將防刮條安裝在機床主軸上，移動機床主軸，使防刮條（tiáo）穿過待加工背麵的孔，手動將白鋼（gāng）刀安（ān）裝在防刮條上。機床轉速20 ~ 50r/min，軸向進給刮孔背，軸向進給0.1mm/r，加工到圖紙要求的尺寸。小孔大背結構的刮背過程。

從圖3所示的流程可（kě）以看出，加工（gōng）工件大背（bèi）時，安裝在機床主軸上的刀杆需要通過小孔到（dào）達加工麵的（de）位置，然後將白鋼刀安裝（zhuāng）在反刮刀杆上。由於刀杆安裝有白鋼刀，進退幹涉小孔，白鋼刀需要人工反複（fù）裝卸，工序繁瑣，無法實現加工自動化。

3加工方案的提出（chū）和選擇（zé）

根據小孔大背加工的現狀，構思了一種折疊式刀具。穿（chuān）過孔時，刀具的切削部分可以閉合，加工時（shí）切削部分可以展開。通過刀具信號控（kòng）製，可（kě）以利（lì）用慣性、氣壓等折疊切（qiē）割（gē）位置。從而解決了操（cāo）作者在加（jiā）工過程中的（de）幹預，實現了小孔（kǒng）大背結構的加工自動化。

折刀有氣動、慣（guàn）性、外力接（jiē）觸三種。關於它們的比較。最（zuì）後選用慣（guàn）性折疊刀具加工（gōng）小孔大背結構。

折刀加工小孔大背的過（guò）程是一個（gè）自動過程，無需人工幹預。刀具的切削部分（fèn）需要固定在閉合和展開部分，否則會造成刀（dāo）具與工件碰撞或背（bèi）麵無法加工。切割部件閉合和（hé）打開的定點方法比較見表2。經過分析，考（kǎo）慮到可行性和實施效果，最終選擇新型（xíng）鋼球定位結構作為折疊（dié）刀的定點方式。

4方案的實施

4.1小孔大背自動折疊刀的設計

根據大型結構件（jiàn）的加工（gōng）特點，設計製造了一種小孔大背（bèi）的折疊刀具。刀具通過機床的信號(主軸旋轉)控製刀（dāo）具切削部分的開合（hé）。它由工具手柄、接頭、折疊頭、軸承和端蓋等組成（chéng）。工具柄和工具頭通過標準（zhǔn）工具接口連接，具有通用性，便於製造。折疊頭位於刀頭和端蓋之間，刀（dāo）頭和蓋板通過定位銷定（dìng）位，並用螺栓緊固。在折疊（dié）頭的上端和下端使用軸承，以減少折疊過程中的摩擦。折疊頭可以在刀盤上（shàng）旋轉，呈（chéng）現折疊和展開的（de）姿態。當刀具不工作時，折（shé）疊頭旋（xuán）入刀盤內，減小刀具直徑，便於刀具通過孔（kǒng）徑；當（dāng）刀具開始加工時，折疊頭順時針旋轉出刀盤，刀盤處（chù）於展開（kāi）狀態。成型刀片安裝後，進（jìn）行背麵（miàn）加工。折疊（dié）頭折疊順暢，並通過固定裝置固定在展開點和合攏點。

4.2刀具折疊和定點裝置

根據折疊刀具的功能要求，折疊頭可以通過旋轉（zhuǎn）進行折疊，並可以（yǐ）固定在展開和閉合位置（zhì）。為了減少（shǎo）轉動時的摩擦，折疊（dié）頭（tóu）兩端裝（zhuāng）有高強（qiáng）度耐磨（mó）軸承，刀盤如圖7所示。折疊筒在兩個固定點（diǎn）處有一個小於1/3半球形（xíng）空腔，刀盤上有一個可以被彈簧推動移動鋼球的圓形空腔。當折疊（dié）頭不受（shòu）轉動慣性力時，彈簧推動鋼球（qiú）將折疊（dié）頭固定在折疊頭的半球形空腔內；當旋轉慣性力過大時，鋼球回縮，折疊頭旋轉。彈簧球定位器如圖8所示。

4.3對刀機床的信號確定

折疊刀安（ān）裝在雙麵鏜銑床加工中（zhōng）心（xīn）的主軸上，機床開、關刀的轉速（sù）信號由主軸（zhóu）高速旋轉（zhuǎn）和停止（zhǐ）決定。展開和關（guān）閉驗證如圖（tú）9所示。

選擇不同的轉速（sù）來（lái）驗證折疊刀的展開和閉合，試（shì）驗過程中轉速為100 ~ 500 r/min。當轉速為100轉/分，然後必須停止（zhǐ）時，刀具在10次測試後不能折疊。當轉速為200 ~ 300 r/min時，則必須停機。經過10次測試，所有刀具都無法折（shé）疊。在轉速> > 400r/min然後停止的情況下（xià），刀具的折疊頭可以（yǐ）在10次測試後展開和關閉。考慮到折疊頭的（de）折（shé）疊受外界因素影響，開合用工具折疊頭旋轉信號定位≥500轉/分。

4.4切（qiē）削參（cān）數的確定

為了提高背麵加工後的加（jiā）工效率和產品質量，根據經驗值和不同的轉速和進給（gěi）量確定反向刮削刀具的最佳切削參數[3]。在刀具加工中，采用不同的切削參數進行驗證，最終確定折疊刀具（jù）刮削試驗產品的切削參數（shù）:轉速N = 35× [1+(200-d )× 0.16%。其中d為（wéi）背麵外徑，50mm≤d≤240mm；值200是（shì）測試背麵的外徑（jìng）(mm)。

4.5工作步驟

折疊刀具（jù）的加工過程（chéng）。具（jù）體步驟如下:①機床從（cóng）主軸調用折疊防刮刀具，通過主軸正轉停止來關閉刀具。②刀具（jù）通過孔徑到達待加（jiā）工表麵。③通過反轉和停止主軸來實現刀具展（zhǎn）開。刀具根（gēn）據加（jiā）工參數對背麵進行反向刮削（xuē）加工。⑤刀具退（tuì）回到安全距離，主軸正轉停止，刀具關閉。⑥刀具退出加工好（hǎo）的孔。

5實施效果

新（xīn）刀具解決了傳統白鋼刀反向刮工件小孔（kǒng）大背（bèi）時人工參與的問題。通過轉動和停止機床，實現刀具切（qiē）削部分的打開（kāi）和關閉。同（tóng）時采用了點對（duì）點固定裝置，穩定（dìng）了切割部分的開合點，免去（qù）了人工操作對刀具的幹預。方案實施前後的處理方法對比。

加（jiā）工過程新刀具由編（biān）製好的程序控製，開合順暢，過程不需要操作人員輔助（zhù）。加工後的內端麵平麵度可達0.1mm，表麵粗糙度值Ra < 6.3μ m，滿足圖紙要求。實施前後結構件加工質量對比。

新型折疊（dié）刀（dāo）采用成型刀片和最佳工藝參數。已批量應（yīng）用的小孔大背折疊刀（dāo）。新型刀具的應用，不（bú）僅提高了起重機轉台背部和吊臂鉸接點孔製造工藝的一致性，而且實現了小孔大（dà）背結構件（jiàn）的自動化加工，避免了複（fù）雜加工零（líng）件因安裝和拆卸刀具造成（chéng）的安全事故。

6結（jié）束語

針對大型結構件設計製（zhì）造了一種非標準刀具，並在起重機典型結構件上測試了其可行性和應用效果。該刀具可有（yǒu）效解決小孔大背結構件的（de）自動（dòng）化加工難題，同時解決白鋼刀具表（biǎo）麵質量（liàng）差、形位公差無保（bǎo）證、刃（rèn）磨困難等問題，提高產品質量和加（jiā）工效率。