基于SolidWorks的组合镗刀三维建模设计

1 引言

    某管状工件内壁近管口处有一组耳状附件，其上需加工一组同轴孔，其特点是：靠近管口端的孔径较小，而靠内侧的孔径较大；内侧的孔为阶梯孔；两孔的内侧边需倒角。该同轴孔的形状、位置及尺寸关系，如图1所示。其中，φ228孔的公差范围为0～+0.046，φ278孔的公差范围为0～+0.052，两孔间的不同轴度误差不大于0.05。

    图1 工件

    为保证以上加工精度要求，最好的办法就是设计—个专用的组合镗刀。这样，就可以达到：

    (1)可同时或顺序加工几个表面，减少机动和辅助时间，提高生产率；

    (2)可减少工件的安装次数或夹具的转位次数，以减少和降低定位误差，降低对机床的复杂性要求，减少机床台数，节约费用，降低制造成本；

    (3)可保证加工表面间的相互位置精度，加工质量高。

    然而，一般的组合镗刀通常只能加工外孔大、内孔小的同轴孔。因此，要加工外孔小、内孔大的同轴孔，如何设计刀具、如何进刀就成为解决问题的关键。

2 组合镗刀设计

    该组合镗刀由刀杆、刀座及标准方杆刀具构成，如图2所示。

    图2 组合镗刀

    其中，1、5为粗镗刀，2、6为精镗刀，3为半精镗刀(用于镗阶梯孔)，4、7为倒角刀，8为刀杆，9为刀具夹紧螺钉，10为刀具座。

因为该组同轴孔为外小里大的结构，故在进刀/退刀时必须将该组合镗刀偏置。其加工工艺过程，如图3所示。

    如图3所示，其工艺过程描述如下：

    (1)使组合镗刀轴线与同轴孔轴线偏离一定距离，将组合镗刀向孔内插入；

    (2)直到将标准刀具1～4完全介于工件内部两孔之间时，停止进刀；

    (3)将组合镗刀径向偏移，使得组合镗刀的轴线与同轴孔轴线相重合；

    (4)以组合镗刀绕自身轴线旋转为主运动，以组合镗刀沿孔轴线向内平移为进给运动，加工两同轴孔，直到阶梯孔加工完毕；

    (5)再次将组合镗刀沿径向偏移一定距离，以使得倒角刀4、7能够越过相应的孔边缘；

    (6)将组合镗刀沿轴向平移一定距离，以使得倒角刀4、7完全越过相应的孔边缘；

    (7)再次将组合镗刀沿径向偏移一定距离，使得组合镗刀的轴线与同轴孔轴线再次重合；