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    在柴油機行業(yè)中，缸蓋上的凸輪軸孔的半精加工是其制造過程中的難點之一，其孔的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度均有較高的要求，一般采用鉸削加工。但鉸削加工余量小，切削速度低，對大批量生產(chǎn)，尤其是在生產(chǎn)線上，難以達到高加工節(jié)拍的要求。并且高精度鉸刀的制造成本高，刀具的初始投入和加工過程中刀片的消耗成本高，客戶從經(jīng)濟性出發(fā)，難以接受。為此，我們設(shè)計并制造了凸輪軸孔半精鏜刀。

    一．凸輪軸孔半精鏜刀的結(jié)構(gòu)和特點

    被加工件結(jié)構(gòu)描述

    在缸蓋上有凸輪軸孔的表面加工完成后，將軸瓦鑲好，并擰緊螺栓，使之成為一個整體。但合成后，由于毛壞余量不均等種種原因，則內(nèi)孔及端面非常不規(guī)則，易造成刀具振動。在此序加工零件的要求為：內(nèi)孔尺寸f42.5mm，五個孔的同軸度f0.03mm，表面粗糙度Ra1.6。

    凸輪軸孔半精鏜刀結(jié)構(gòu)及特點

    ⑴工具柄部采用MAS403標(biāo)準(zhǔn)中的BT50號7:24錐柄，公差等級為AT3級，刀桿有效長度為388mm。刀具采用了整體式結(jié)構(gòu)，增強了刀具剛性。

    ⑵切削部分采用兩個軸向、徑向均可調(diào)的WALTER小型刀夾FR671。便于調(diào)整刀具的端跳和徑跳及刀具的尺寸精度。

    ⑶刀片采用CCMT060204-PS4 WAK10，擁有超強耐磨和辨別磨損情況的雙色涂層老虎刀片，是鑄件加工的專用刀片，切削性能及壽命提高75％。它降低了磨損、減少了消耗、提高工作效率。

    ⑷刀具采用了四條均勻分布導(dǎo)向塊結(jié)構(gòu)，能承受由于余量不均，引起的切削力不平衡，造成刀桿各方振動。且刀具自行導(dǎo)向，可增加刀具剛性，提高效率。

    ⑸刀具采用了中心冷卻，油性切削液協(xié)助排屑，切削液的冷卻作用主要是帶走大量的切削熱，降低切削溫度；減少工件、刀具的熱膨脹，提高加工精度。在切削過程中，刀具前刀面與切屑接觸，發(fā)生劇烈摩擦，壓力很高（1Gpa以上），切削液也起到邊界潤滑作用。

    二．凸輪軸孔半精鏜刀的部分設(shè)計參數(shù)的確定與選取

    刀桿材料及熱處理硬度的確定與選取

    刀桿材料的選擇，直接關(guān)系到刀桿的強度及剛性，是該刀具能否成功的關(guān)鍵。我們選擇了相當(dāng)于國內(nèi)20CrMnTi的材料。生產(chǎn)工藝為：鍛造、正火、粗加工、半精加工、熱處理、精加工的工藝路線。毛坯在機加前需正火，其目的是為了改善鍛造狀態(tài)的不正常組織，以利于切削加工，保證零件合格。滲碳層厚度為0.8-1.2mm。滲碳后淬火，其表面層由于碳含量較高，表面在淬火低溫回火后基本上是回火馬氏體組織，具有很高的硬度及耐磨性，硬度為HRC53-58；其芯部由于Cr、Mn元素提高鋼的淬透性的影響，此材料在淬火低溫回火后可以獲得回火低碳馬氏體組織，具有高的強度和足夠的沖擊韌性的良好配合。因此，該材料經(jīng)上述冷熱加工和熱處理后，所獲得的性能完全滿足技術(shù)要求。

    刀桿上刀夾槽尺寸的確定與選取

    根據(jù)被加工件內(nèi)孔的尺寸，確定刀夾只能采取軸向安裝，具體情況見圖2。

    導(dǎo)向塊直徑尺寸及精度的確定與選取

    為保證鏜孔時能平穩(wěn)加工，刀體上有四個支撐條定位。刀片裝配之后，對支撐條的徑向圓跳動不得超過0.02mm。支撐條的引導(dǎo)角應(yīng)等于刀齒的主偏角，同時支撐條的軸向端點（最低點）應(yīng)低于刀尖0.5mm左右。根據(jù)我們的經(jīng)驗，支撐條的長度是直徑的1-4倍，寬度是直徑的0.2倍。由于支撐條的表面粗糙度值直接影響被加工孔的表面粗糙度值，為降低被加工孔的表面粗糙度值，常取支撐條的表面粗糙度Ra≤0.1µm。

    從工作情況來看，有兩條支撐條就可以了，即導(dǎo)向塊位于刀夾槽的后面20°左右。這樣布置可以使導(dǎo)向塊承受切削力，以保證鏜出的孔的尺寸精度和直線性。材料力學(xué)的彎曲變形理論說明，懸臂梁的末端變形量與其懸伸長度的3次方成正比。增加支撐條后，由于懸臂長度大大減小，刀具剛性將極大好轉(zhuǎn)。實踐經(jīng)驗表明，在鏜比較深的孔時，沿鏜刀桿圓周焊接四條支撐條，將有效提高鏜刀的剛性。增加的兩條支撐條主要起阻尼作用，減少振動。支撐條除了起保證孔徑尺寸精度和導(dǎo)向的作用外，由于它對孔壁的擠壓和摩擦作用，對已加工孔的表面粗糙度有很大影響。

    為保證支撐條有相應(yīng)的擠壓余量，減少被加工孔的表面粗糙度值，要求刀具中心到刀尖的半徑不與刀具中心到導(dǎo)向塊的半徑重合。這個差值取決于被加工材料，鑄鐵件的加工：在被加工材料的硬度為HBS≤200時，支撐條與刀尖的半徑-0.005mm～0.005mm；在被加工材料的硬度為HBS≥200時，支撐條與刀尖的半徑0.002mm～0.02mm。

    三．使用過程中的注意事項

    主要切削參數(shù)

    切削速度：100m/min

    進給速度：150mm/min

    主軸轉(zhuǎn)速：750r/min

    每齒進給：0.1mm/Z

    使用前應(yīng)注意檢查支撐條邊緣是否光滑，避免運輸、儲存等環(huán)節(jié)中對支撐條邊緣的損傷影響加工質(zhì)量。如果發(fā)現(xiàn)支撐條邊緣有毛刺、崩口等不光滑現(xiàn)象，應(yīng)及時用油石背光，以提高被加工件的尺寸穩(wěn)定性，改善被加工件的表面粗糙度。

    機床工作應(yīng)穩(wěn)定，工藝系統(tǒng)剛性要好，防止被加工件振動。

    潤滑液必需充足，濃度為15%左右。