前言
 
 汽輪機(jī)有不少大型軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)和缸體等零部件(如主軸、轉(zhuǎn)子、葉輪、隔板、汽缸等)需進(jìn)行車(chē)削加工，車(chē)削工序分為粗、半精(細(xì)車(chē))和精車(chē)。粗加工時(shí)余量大，車(chē)刀需要承受很大的切削抗力，而且還要求刀刃在強(qiáng)力切削情況下能保持足夠的強(qiáng)度且不能產(chǎn)生位移，而精加工則是零件加工的關(guān)鍵，是加工質(zhì)量的保證(精度、粗糙度、形位公差等)，所以要求刀具刀刃在使用中其空間位置不能產(chǎn)生任何變化。
 
 原用重型焊接式硬質(zhì)合金車(chē)刀存在著刀片焊接后硬度下降，易產(chǎn)生龜裂，刃磨、安裝車(chē)刀輔助時(shí)間長(zhǎng)和綜合經(jīng)濟(jì)成本高等弊病。因此可轉(zhuǎn)位車(chē)刀的出現(xiàn)就成了一次性的刀具革命。同時(shí)一把硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，它只要在刀桿上更換不同材質(zhì)、不同槽形的可轉(zhuǎn)位刀片，就能加工各種材料(鋼、鐵、有色金屬和非金屬)和加工不同的工序(粗、半精和精加工)且切削效率、刀具壽命、加工質(zhì)量和綜合經(jīng)濟(jì)效益較焊接式硬質(zhì)合金車(chē)刀有極為明顯的提高。
 
 1 刀具結(jié)構(gòu)分析
 
 可轉(zhuǎn)位車(chē)刀結(jié)構(gòu)繁多，但衡量(結(jié)構(gòu))好、壞的標(biāo)準(zhǔn)主要應(yīng)為夾緊可靠、使用方便和成本低。目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較多的可轉(zhuǎn)位車(chē)刀結(jié)構(gòu)為杠桿式，該結(jié)構(gòu)由于杠桿的作用，在夾緊時(shí)刀片既能得到水平方向的作用力(合力)，將刀片一側(cè)(或兩側(cè))緊壓在刀槽側(cè)面，又有一個(gè)作用力壓向刀片底面。這樣刀片就能得到穩(wěn)定而可靠的夾緊。但它的缺點(diǎn)是：元件形狀復(fù)雜，加工難度大，切屑常易嵌在內(nèi)六角緊定螺釘孔內(nèi)造成六方扳手無(wú)法正常使用，且杠桿在反復(fù)緊定、松開(kāi)情況下易斷裂。經(jīng)過(guò)和其它各種常用車(chē)刀結(jié)構(gòu)的試驗(yàn)、應(yīng)用和對(duì)比，自行開(kāi)發(fā)、研制了一種適合于對(duì)大型汽輪機(jī)零件重型車(chē)削加工用的光桿偏心式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 光桿偏心可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)

2 車(chē)刀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及可靠性分析

偏心式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀有兩種結(jié)構(gòu)形式一為螺紋偏心，二為光桿偏心。光桿偏心式結(jié)構(gòu)是目前我們推薦選用的，其起鎖緊作用的偏心銷(xiāo)為光桿圓柱偏心銷(xiāo)，該銷(xiāo)和刀桿鎖緊定位孔的配合為間隙配合，因此，操作起來(lái)靈活自如，銷(xiāo)孔尾端為錐孔，這樣光桿偏心銷(xiāo)在工作時(shí)只能旋轉(zhuǎn)(夾緊—松開(kāi))而不會(huì)在松開(kāi)時(shí)，偏心銷(xiāo)出現(xiàn)脫落出刀桿的情況。另外旋轉(zhuǎn)偏心銷(xiāo)的內(nèi)六方孔在銷(xiāo)子的下端，這樣就可避免切屑的堵塞。
偏心式可轉(zhuǎn)位車(chē)刀能使其可靠夾緊和使用的理由有3：

1) 偏心量的合理選擇

 

圖2

偏心量選擇極其重要，正確合理的偏心量選擇應(yīng)該通過(guò)計(jì)算來(lái)完成，如圖2所示，圓偏心夾緊的自鎖條件和斜楔夾緊機(jī)構(gòu)相同，應(yīng)滿足下列條件：a_max≤Y₁+Y₂。AB為工作段，夾角g通常取30°～45°。其中a_max為圓偏心輪工作段的最大升角；Y₁為圓偏心輪與工件間的摩擦角；Y₂為圓偏心輪轉(zhuǎn)軸處的摩擦角。

a_p≈a_max，故得tga_p=tg(Y₁+Y₂)。升角a_p之值很小，可使a_p=2e/D，為安全起見(jiàn)，不考慮轉(zhuǎn)軸處的摩擦而tg(Y₁)=f1，故得在自鎖時(shí)圓偏心距的關(guān)系式如下：

2e/D≤f1 #p#分頁(yè)標(biāo)題#e#

當(dāng)f₁=0.15時(shí)，D/e≥14。現(xiàn)選定的偏心軸直徑D為f1Omn，偏心距e=0.7mm。則D/e=10/0.7=14.3，此值完全滿足自鎖條件。

計(jì)算結(jié)果證明，當(dāng)偏心量大小數(shù)值選定在自鎖角的范圍內(nèi)，即使刀具在切削時(shí)遭受沖擊和振動(dòng)，刀片仍能穩(wěn)定、安全夾緊。

2) 利用切削力夾緊原理

車(chē)刀在切削時(shí)，由于對(duì)工件的切深和走刀運(yùn)動(dòng)的作用，刀片上承受水平方向的軸向推力Fx、切深推力Fy和主切削力Fz，此3個(gè)力能將刀片緊壓在刀桿刀槽的底面上，使刀具正常切削其車(chē)削時(shí)的合力及分力分析如圖3所示，這一般稱(chēng)之為利用切削力夾緊的原理。

圖3 車(chē)削時(shí)的合力及分力

3) 偏心銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)(鎖緊)方向的正確選擇

利用偏心銷(xiāo)旋轉(zhuǎn)將刀片夾緊在刀桿刀槽定位面時(shí)，必須選擇正確的旋轉(zhuǎn)方向，正確的旋轉(zhuǎn)(鎖緊)方向應(yīng)該是使切削力和走刀方向一致。此時(shí)，刀片就能得到牢固的緊定，其旋轉(zhuǎn)示意圖如圖4所示。

圖4 偏心銷(xiāo)鎖緊正確旋轉(zhuǎn)示意圖

3 結(jié)論

在對(duì)汽輪機(jī)大型零件重型車(chē)削中，通過(guò)理論分析和實(shí)踐，特別是經(jīng)過(guò)哈爾濱汽輪機(jī)廠20多年的應(yīng)用，重型可轉(zhuǎn)位車(chē)刀采用光桿偏心式是可行的，它的諸多優(yōu)點(diǎn)已被證實(shí)，現(xiàn)哈爾濱汽輪機(jī)廠已將該結(jié)構(gòu)的車(chē)刀制訂為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并在全廠推廣應(yīng)用。