四工位自動刀架結(jié)構(gòu)簡單,、容易制造、品種多且規(guī)格全,，可滿足我國經(jīng)濟型數(shù)控車床,、簡易數(shù)控和電子車床的使用要求,。然而，在長期使用中尤其是大批量生產(chǎn)使用中,，暴露出較為嚴(yán)重的缺陷,，如：刀架不能起動，刀架連續(xù)運轉(zhuǎn),、到位不停,，刀架越位過沖或轉(zhuǎn)不到位，以及不能正常夾緊等,。為了解決四工位自動刀架在加工中存在的這些問題,，筆者設(shè)計了一種不換刀位即可完成內(nèi)外徑加工的刀具。

筆者公司某零件內(nèi)外徑加工要求：內(nèi)徑76mm,，外徑130mm,，頭部有R400mm圓弧需要加工，加工余量較大,，如圖1所示,。原加工工藝為1號外圓弧車刀、3號端面內(nèi)孔車刀分別加工外圓弧及端面內(nèi)孔,，1號刀位加工完成后需經(jīng)過2號刀位換刀后換到3號刀位,，3號刀位加工完成后需經(jīng)過4號刀位換刀換到1號刀位，1～4號刀位刀架如圖2所示,。這種方式空運行時間較長,，同時由于頻繁刀位轉(zhuǎn)換導(dǎo)致刀架定位銷磨損，切削液的使用導(dǎo)致?lián)Q位接觸盤接觸不良,，因此故障率較高且維修困難,，維修后故障重復(fù)率較高，刀位經(jīng)常歸位不準(zhǔn)確,，造成廢品^[1,2],。此外順序換刀使用兩種型號刀片（見圖3），增加了生產(chǎn)成本,。

圖1　零件結(jié)構(gòu)及尺寸

圖2　1～4號刀位刀架

a）外圓加工刀片

b）內(nèi)孔加工刀片

圖3　兩種型號刀片

通過工藝分析和優(yōu)化,，設(shè)計出復(fù)式組合刀具（見圖4、圖5）,。該復(fù)式組合刀具是在一個刀體上設(shè)置兩個刀片安裝位,，其下刀位對端面內(nèi)孔進行加工，上刀位加工R400mm外圓弧,，刀具寬度為60mm,。此刀具可加工φ65mm以上內(nèi)孔，適用于加工外徑，該刀具兩個刀位共用CNMG120412刀片（見圖6）,，采用上壓鎖緊方式^[3],，這種鎖緊方式適用于大進給量切削，端面內(nèi)孔使用80°刀片尖角,，外圓弧使用其側(cè)邊100°余角,，當(dāng)下刀位刀片磨損后可給上刀位使用。

圖4　復(fù)式組合刀具結(jié)構(gòu)

圖5　復(fù)式組合刀具實物

圖6　CNMG120412刀片

該復(fù)式組合刀具80°與100°刀片尖角的主要參數(shù)見表1,。

表1　80°與100°刀片尖角的主要參數(shù)

用新設(shè)計的復(fù)式組合刀具進行試加工,，可加工的零件數(shù)量有較大提高，且刀具單價下降,，批量生產(chǎn)中具有較高的經(jīng)濟價值,。加工現(xiàn)場如圖7所示。

圖7　加工現(xiàn)場

刀具兩個刀尖相對位置是固定的,，刀具在一個工位上可以設(shè)定兩組刀具偏置號——T0101,、T0102，各取自用互不影響,，下刀位T0101加工完成端面內(nèi)孔時,，返回安全換刀點后換上刀位T0102號繼續(xù)加工外圓弧，使其在一個工位上一次完成產(chǎn)品內(nèi)外加工,，其內(nèi)外尺寸刀補調(diào)整靈活方便^[4,5],，程序如下。

00120

G98G54G21G40;

M03S500;

T0101;1號刀補下刀位加工

G0X200Z0;

......

G0X200Z100;

T0102;2號刀補上刀位加工

G0X120Z0;

……

M30

1）刀體長寬為170mm×60mm,，由四方刀臺上3個緊固螺栓固定,，因此刀體強度高，裝夾穩(wěn)定,，抗振性好,。通過試驗對比發(fā)現(xiàn)，此刀具適合大切削量加工,，切削次數(shù)由原來的兩次提升為一次,，有效提高了加工效率，且零件表面質(zhì)量穩(wěn)定,。

2）由于復(fù)式組合刀具是在刀臺一個工位上安裝,，因此加工中不需換刀旋轉(zhuǎn)刀臺，解決了頻繁轉(zhuǎn)位換刀造成的故障問題,，降低了設(shè)備使用故障率,，提高了產(chǎn)品質(zhì)量與加工效率。

3）復(fù)式組合刀具共用一種型號刀片,，尤其外圓弧是利用廢棄刀片側(cè)邊100°余角來加工,，有效降低了成本,。通過復(fù)式組合刀具對兩個品種10000多件產(chǎn)品的實際生產(chǎn)，發(fā)現(xiàn)該刀具與同組兩工位刀具對比有效提高了產(chǎn)量20%,，且避免了因刀臺轉(zhuǎn)位產(chǎn)生的故障,，與同組兩工位刀具對比節(jié)省240h以上，刀具費用降低一半,。

4）通過復(fù)式組合刀具的設(shè)計與應(yīng)用，為后續(xù)開發(fā)復(fù)式組合多用途刀具提供了借鑒經(jīng)驗及技術(shù)保障,。在此基礎(chǔ)上可以開發(fā)出內(nèi)外螺紋,、切槽等多用途組合刀具，有效增加四方刀臺工位,，同時使用4種復(fù)式組合刀具相當(dāng)于刀位數(shù)量提高一倍,，使該數(shù)控設(shè)備更適用于復(fù)雜零件的生產(chǎn)加工。

復(fù)式組合刀具在生產(chǎn)中有效彌補了四方刀臺的使用缺陷,，提高了加工效率,，降低了刀具成本，并且有效減少了刀具庫存,，優(yōu)化了工藝,，提高了經(jīng)濟效益，使5S管理精益生產(chǎn)更加科學(xué),。