偏心式微调镗刀的结构设计与制造要点

来源：塑胶五金网发布时间：2014-11-21 15:49:06点击率：

　　偏心式微调镗刀具有结构简单、结合面层次少、刚性好、调节范围大、调整快捷且不带旋转方向性以及容易实现自动操作等优点。

　　微调镗刀是孔加工尤其是扩孔加工过程中一种必不可少的刀具。微调镗刀操作简单，在一定尺寸范围内用一把镗刀可以连续加工具有一定精度的不同直径的孔，大大减少所用刀具的品种规格和孔加工工序，节省加工工时。微调镗刀的种类很多，常见的微调镗刀有细螺纹进给式、带导轨移动或导柱移动式、螺纹紧定或液压紧定式等。一般的微调镗刀刀头采用直线移动方式，具有示值明确、孔的尺寸精度连续可调等优点，但由于其结构元件多，层次多，因此刚性欠佳，同时刀头尺寸大，难以加工30

　　笔者设计了一种偏心式微调镗刀，其结构如图1所示。该镗刀刀头尺寸小且刀头无结构元件，可加工20mm以下的小孔。该镗刀分为刀柄座和刀杆座两部分，具有良好的可换性，只需更换刀杆座，就可以组成新规格的微调镗刀。

　　由于刀柄座安装在机床由机床主轴带动其作旋转运动，因此刀柄座的形状尺寸由机床主轴孔的形状尺寸所决定，一般为莫氏锥度或7:24锥度的圆锥柱体。刀柄座的结构见图2。

　　在刀柄座上有一个与刀柄中心偏心距为e的偏心圆盘，刀杆座由t形螺钉固定在盘上的t形环槽内。旋转时，该微调镗刀以刀柄座存在，刀柄座偏心盘必将产生偏心振动力，尤其是在高速旋转时，有可能造成主轴振动，影响镗孔精度。因此在设计偏心盘时，应在保证联接刚性的前提下，一方面尽量缩小偏心盘的直径和厚度尺寸，以减少偏心质量：另一方面以刀柄的旋转中心线计一个“平衡槽”小有关)。平衡槽除了使偏心盘的重心尽量靠近刀柄的旋转中心线外，还为t形螺钉提供了安装路径。

　　在偏心盘上设计有一个刀杆座定位圆柱，定位圆柱的定位高度通常为4～6mm，使定位圆柱面只能限制两个自由度，消除刀柄座和刀杆座两个偏心盘大平面相互夹紧时因过定位产生的内应力，确保微调可靠。偏心盘的大平面对刀柄。

　　刀杆座的结构如图3 所示。刀杆座也设计有一个偏心盘，其偏心距和刀柄座的偏心距e相等：偏心盘上有两个t形螺钉的紧定孔。该偏心盘通过定位圆孔与刀柄座偏心盘的定位圆柱配合偏心盘大平面对刀杆中心线的不垂直度≤0.02

　　为了降低离心振动力，在满足加工要求的前提下，设计时应尽量减小刀杆的直径和长度。同时，在刀杆偏心座上还设计了两个质量相等的减轻缺口，两减轻缺口的弓形弦分别位于定位圆孔中心和刀杆中心连心线的两侧且相互平行，其作用也是减少离心振动力。

　　为了方便设计、使用和测量，通常取刀杆座与刀柄座的偏心距e相等。由于偏心距e越大，越难做到重心平衡，故设计时一般取偏心距e=0.25～2.5

　　由于偏心距相等，刀杆中心线与刀柄中心线在0位起点线处相互同轴，此时适合对工件进行粗镗孔加工：而精镗时则通过调整两中心线的相对角度即可改变镗刀的可加工直径范围。图4如图4所示，在微调过程中，刀杆中心o2绕起始点刀柄中心o1转动一个角度θ。设初始时两偏心盘在起点位置o1时，镗刀刀尖至刀杆θ后，刀尖至刀杆中心的距离仍为r，但刀尖距刀柄旋转中心的距离变为rθ。

　　时，rθ=r，刀杆中心与刀柄中心重合：当θ=π时，rθ=r+2e，即刀尖的旋转半径增大2e分析可见，采用偏心式微调镗刀可将镗孔范围增大四倍偏心距，大大扩展了镗刀的镗削范围。

　　此外，式数，难以用偏心盘上的刻度线清楚表示，即刻度示值操作性差。这是偏心式微调镗刀的大缺陷，但这个缺陷可通过现代测试手段进行弥补。

　　偏心式微调镗刀的制造关键是要确保刀柄座和刀杆座的偏心距e相等且符合设计要求。加工时用三爪卡盘装夹工件，首先车削加工偏心盘。装夹时在偏心盘上垫上一块厚度为δ的垫片学推导，δ的计算公式为 δ=1.5e[1)

　　偏心式微调镗刀的刻度线一般按转动角度分度。根据需要，可将半个圆周分为36等分或90等分，这样的刻度虽然不是镗刀刀尖旋转角度的示值，但作为一个参考值，可给人均匀直观的感觉。通常刻度线从0位起点线开始，以180°圆周上：而刀杆座偏心盘的圆周上只刻0位起点线，用以指示刀杆绕定位圆柱转动的角度

　　笔者根据本文设计要求设计了偏心式微调镗刀，利用工厂闲置的c6125车床成批加工孔径仅为16+0.027mm的自行车曲柄孔我们将偏心式微调镗刀装在车床主轴上，将车床的刀架卸下，设计了工件专用夹具，将车床改装成曲柄专用镗床，发挥偏心式微调镗刀在小孔精加工方面的优势，取得了令人满意的效果。实践证明，偏心式微调镗刀具有结构简单、结合面层次少、刚性好、调节范围大、调整快捷且不带旋转方向性以及容易实现自动操作等优点。

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