为更好地直观了解设计的铰刀几何形状及其切削性 能， 利用 Ｉ－ ＤＥＡＳ 软件进行实体建模工作。在造型时， 首 先， 依据莫氏锥柄的尺寸， 旋转出莫氏锥度圆锥体， 利用 体切割做出刀柄， 再拉伸出圆柱体作为刀体的颈部， 旋转 拉伸并切割圆柱体， 形成螺旋槽， 将刀体的颈部与莫氏锥 柄连接在一起， 接下来做出刀具工作部分长度圆柱体， 并 在此圆柱上面切割出刀片槽， 将此带有刀槽的刀具工作 部分圆柱体部分与前面的刀体颈部和莫氏锥柄连接在一 起， 形成刀体。依据刀片的实际几何尺寸进行刀片的实体 模型设计， 并将刀片移至刀片槽位置， 从而完成铰刀实体 模型， 如图 ２、图 ３ 所示为两种刃形铰刀的实体模型。
根据型芯的结构特点， 拟定了下列四套加工方案：
加工， 不需要用电火花清角， 重复 ２４ 次便可完成加工， 既
（ １） 方案 １： 立式数控加工
节约加工时间， 又节约加工成本。
将型芯放在回转工作台上分度， 用加长刀具加工凹
经过对比讨论， 决定采用第四套加工方案。从车加工
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孔的最大直径： １９．５＋０．０１３＝１９．５１３ｍｍ 孔公差（ ＩＴ６） ＝０．０１３ｍｍ
ｄ０ ２%
工作部分
Ｂ
Ａ
Ｂ
Hale Waihona Puke Ａ颈部柄部
ｋｒ Ｃ×４５°引 导 锥
切削部分 Ａ－ Ａ
圆柱部分
倒锥
校准部分
Ｂ－ Ｂ ｂ$１
$０
图 １ 铰刀的结构
孔公差之 １５％（ ０．１５ ＩＴ６） ＝０．００２ｍｍ 铰刀最大直径： ｄ０ｍａｘ＝１９．５１３－ ０．００２＝１９．５１１ｍｍ 铰刀制造公差＝孔公差 ３５％（ ０．３５ ＩＴ６） ＝０．００５ｍｍ 铰刀最小直径： ｄ０ｍｉｎ＝ｄ０ｍａｘ－ ０．３５ＩＴ６＝１９．５１１－ ０．００５＝１９．５０６ｍｍ 由于预加工孔较深， 为便于排屑取硬质合金铰刀齿 数为 ３。为制造方便， 刀齿平均分布。 ３ 铰刀主要几何参数设计及刃形设计 （ １） 主偏角 ｋｒ 对于一般铰刀， 可把主偏角 ｋｒ 看成是 切削部分锥角 !。ｋｒ 角大小主要影响被加工孔的表面粗 糙度、精度及铰削时的轴向力的大小。ｋｒ 过大会使切削部 分长度太短， 造成铰刀工作时定位精度低； ｋｒ 过小会使切 削宽度加大， 切削厚度变小， 铰削韧性材料时会产生较大 的切屑变形， 锥角 ! 已在前面设定。 （ ２） 前角 "ｏ 为了减小切屑变形， 取 "ｏ＝７°。 （ ３） 后角 #ｏ、刃 带 ｂ$１ 铰 刀 属 精 加 工 刀 具， 为 使 其 重 磨后径向尺寸变化不太大， 取后角 ６°。刃磨后角时， 切削 部分应磨尖而不留刃带， 而校准部分应留刃带， 以保证良 好的导向及修光作用， 为提高加工表面质量及铰刀寿命， 取 ｂ$１＝０．３ｍｍ。 汽轮机联接孔直径 Ｄ＝１９．５ｍｍ， 长度 Ｌ＝８０ｍｍ。由于 孔长度大， 须对常规铰刀的刃形结构进行改良来完成此
考虑到汽轮机联接孔的加工难度主要体现在孔的深 度大， 必须选用耐高温性能好的刀具材料。由于硬质合金 具有很高的硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀率小等一系列优 点， 因此被用作刀具的主要材料。硬质合金的牌号很多， ＹＷ２ 型号硬质合金密度约为 １３．１５～１３．３５×１０３ｋｇ／ｍ３， 硬度 ＨＲＡ９１．５， 抗弯强度 １９００ＭＰａ， 使用强度较高， 能承受较大 的冲击负荷。而且具有很高的高温硬度、高温强度和较强 的抗氧化能力， 适于耐热钢、高锰钢、不锈钢及优质合金钢 等的加工。故选用 ＹＷ２ 型号硬质合金材料制作铰刀。 ２ 铰刀的主要结构要素设计
图 ２ 直刃铰刀实体模型
图 ３ 螺旋刃铰刀实体模型
５ 两种刃形铰刀铰削切屑形态的对比分析 为了研究两种铰刀的铰削效果， 进行了切屑的搜集。
从图 ４ 到图 ７ 中可以看出， 随着切削用量的改变， 切屑形 态有明显的变化。首先， 在固定进给量 ｆ＝０．１ｍｍ／ｒ， 工件材 料为 Ａ３ 钢的实验中， 直刃铰刀在主轴转速 ５５０ｒ／ｍｉｎ， 就 呈现为颜色变蓝的短螺卷切屑。颜色变蓝是因为加工过 程中没有使用冷却液， 产生的大量切削热使切屑和空气 中的氧气发生了化学反应， 其中， 影响最大的因素是切削 速度的改变。螺旋刃铰刀在切削主轴转速为 ７６０ｒ／ｍｉｎ， 进 给量 为 ６４ｍｍ／ｍｉｎ， 切 屑 形 态 虽 然 也 发 生 了 变 化 ， 颜 色 有 些发蓝但还没有直刃刀具那么严重。在主轴转速较低的 情况下， 两种刃形铰刀的切屑形状都呈现为螺旋卷切屑。 说明铰刀工作状态良好， 加工过程中没有产生过热的现 象。在固定转速的实验中， 由于主轴转速选定 ７６０ｒ／ｍｉｎ， 在不使用冷却液的情况下， 对铰削过程是一个比较高的
８１ 机械工程师 ２００８ 年第 ３ 期
直刃铰刀
解决方案
Ｓ ＯＬＵＴＩＯＮ 工艺 ／ 工装 ／ 模具 ／ 诊断 ／ 检测 ／ 维修 ／ 改造
工序的加工。为了有更多的优化选择余地， 进行了铰刀的 直刃和螺旋刃两种刃形设计， 以便为后面的对比实验研 究与优化设计打下基础。 ４ 硬质合金铰刀 Ｉ－ ＤＥＡＳ 软件实体建模
选择一种合适加工方法， 并介绍洗衣机脱水桶模具型芯凹坑加工的全过程。
关键词： 数控加工； 分度槽； 型芯凹坑
中图分类号： ＴＧ６５９
文献标识码： Ｂ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００８） ０３－ ００８３－ ０２
本文主要以数控加工中心加工洗衣机脱水桶模具型芯 坑， 由于凹坑最长达 ３３０ｍｍ， 刀 具 直 径 不 能 太 小， 否 则 刚
［ 参考文献］ ［ １］ 李振加， 等．切屑折断过程与槽形 ＣＡＤ 专家系统［ Ｍ］ ．北京： 机械
４０
６４
１２０
１４７
进给量 ｆ／ｍｍ·ｍｉｎ－１
图 ７ 工件材料为 ４０Ｃｒ 钢， 固定转速情况下的切屑形态
转速， 刀具切削速度很大。如图 ５ 所示， 直刃铰刀的切屑 大多呈现发蓝发红的氧化现象， 而在图 ６ 中可以看到， 高 速下直刃铰刀形成了很长的连续切屑， 这将严重影响工 件的加工精度和表面质量。在加工 ４０Ｃｒ 钢的实验中， 螺 旋刃铰刀的切屑形态一直保持卷曲状切屑， 说明它工作 状 态 良 好 。 只 有 当 在 主 轴 转 速 ７６０ｒ／ｍｉｎ， 进 给 量 达 到 １４７ｍｍ／ｍｉｎ 的时候才出现较短较碎的切屑。这证明了螺 旋刃铰刀的切削性能确实优于直刃铰刀。
削外形后， 型芯上 ２４ 条带 不好， 故不采用。
出模斜度的凹坑及 ２４ 条 ３ｍｍ 宽、３ｍｍ 深的筋位， 成为整
（ ４） 方案 ４： 在型芯底部加工分度槽， 简易夹具实现卧
套模具加工的难点所在。
式数控加工
型芯结构如图 ２ 所示。
首先在型芯车加工时在端面多留 １０ｍｍ 余量， 以备
５００ １７０
８０
６结语
工业出版社， １９９６．
结合生产需要， 选取了刀具材料， 进行了直刃和 螺 旋 ［ ２］ Ｎｉｎｇ， Ｙ．Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈｉｐ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｅｎｄ ｍｉｌｌｉｎｇ
刃 铰 刀 的 设 计 并 利 用 Ｉ－ ＤＥＡＳ 软 件 对 铰 刀 进 行 实 体 建 模。通过观察对比切屑形态， 发现螺旋刃铰刀的切屑形态 最优， 说明螺旋刃铰刀的切削状态良好， 切削性能最好。
８２ 机械工程师 ２００８ 年第 ３ 期
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洗衣机脱水桶模具型芯凹坑加工
周敏， 朱晓川 （ 广东中山职业技术学院， 广东 中山 ５２８４０４）
摘 要： 讨论介绍洗衣机脱水桶模具型芯凹坑加工方法： 主要根据工厂的设备实际， 经过对不同加工方法的分析比较，
解决方案
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硬质合金铰刀的设计及其切削实验研究
杨家 勇 １， 王秀 英 １， 赵 平 ２， 李 斌 １ （ １．哈尔滨西岗齿轮机械有限公司， 黑龙江 宾县 １５０４００； ２．哈尔滨理工大学 机械动力学院， 哈尔滨 １５００８０）
在加工汽轮机联接孔时以前使用标准铰刀， 在国家 标准 ＧＢ４２４５－ ８４ 中， 推荐用通用高速钢 Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ。由于 它的碳化物不均匀性大， 颗粒度粗， 降低了铰刀的机械性 能， 使刀具耐用度降低， 另外 Ｗ１８Ｃｒ４Ｖ 冶金质量差， 热塑 性差， 在加工条件恶劣的情况下， 例如在加工汽轮机联接 深 孔（ Ｌ／Ｄ＞４） 时 ， 产 生 的 高 热量 使 刀 具 的 硬 度 下 降 ， 加 工 过程中排屑困难， 堵塞的切屑刮伤了已加工表面， 且另使 铰刀破损甚至折断。为了解决这一问题， 在对加工条件和 标准铰刀结构进行分析的基础上， 进行了硬质合金铰刀 的设计与开发研究工作。 １ 刀具材料选择
镶件结构， 通过线切割和 允许。
普通数控加工即可完成
（ ３） 方案 ３： 回转工作台卧工数控加工
加 工 ， 难 度 较 小。（ ２） 型 芯
采用 Ｌ 形支承架将回转工作台竖直固定， 再平放装
（ !３５０×５００） 可整体加工， 车 夹型芯， 分度进行加工。由于型芯 重 达 ３００ｋｇ， 受 力 情 况 图１
摘 要： 在加工汽轮机联接孔时，由于被加工孔较深，堵塞的切屑易刮伤已加工表面；且由于堵塞的切屑挤压使铰刀破损
折断，所以进行了硬质合金铰刀的设计， 并根据实验合理优选铰刀。
关键词： 硬质合金； 铰刀； 建模； 切屑
中图分类号： ＴＧ７１３．４
文献标识码： Ａ
文章编号： １００２－ ２３３３（ ２００８） ０３－ ００８１－ ０３
Ｒ４００
于分度槽的加工， 在型芯底部按 ３６０°等分加工 １２ 条分度
Ｒ３０
Ａ
Ｒ２
槽（ 总共 ２４ 个凹坑） 和一条基准边， 基准边的深度应和型