箱體(WS120型蝸桿減速器)的內(nèi)孔加工中，由于此孔的孔徑和精度要求較高，通常用的加工手段有兩種方法:方法一，先用鉆頭鉆出孔(粗加工)后，留出精加工余量，再由技術(shù)水平較高的工人師傅直接鏜出內(nèi)孔達(dá)到精度要求：方法二，完成工序：鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸(留0.1～0.2mm鉸削余量)→精鉸，來(lái)保證孔的質(zhì)量。

　　兩種方法的優(yōu)劣勢(shì)各有不同。方法一中，其操作過(guò)程簡(jiǎn)單，加工出的孔直線度較好，刀具消耗低，但是對(duì)鏜孔工序的工人技能要求較高，而且較容易產(chǎn)生廢品(尺寸超差的幾率較大)，工作效率也低。而用方法二加工出來(lái)的孔徑取決于鉸刀的精度，尺寸相對(duì)穩(wěn)定，對(duì)操作工人的技能水平要求也相對(duì)不是很高，但是加工出來(lái)的孔的表面粗糙度低、直線度較差，鉸刀的消耗也很大，效率非常低(換刀次數(shù)多而增加了輔助時(shí)間)，只適宜單件生產(chǎn)，不適合批量生產(chǎn)。因此綜合兩種加工方法的優(yōu)點(diǎn)，最好的選擇是既保證零件的加工精度，工人技能要求也不需很高，且又能降低生產(chǎn)成本，提高效率。于是，經(jīng)過(guò)一番的努力，通過(guò)查找資料、借鑒工藝、設(shè)計(jì)出一款將鉆孔、鏜孔、鉸孔融為一體的專(zhuān)用復(fù)合刀具。

　　刀具設(shè)計(jì)的構(gòu)思

　　孔加工復(fù)合刀具是將兩把或兩把以上同類(lèi)或不同類(lèi)的孔加工刀具組合成一體專(zhuān)用刀具，它能在一次加工過(guò)程中完成鉆、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔和鏜孔等多種工序，這種刀具有以下特點(diǎn)：可減少工件的安裝次數(shù)或夾具的位次數(shù)。以減少和降低定位誤差;可同時(shí)或順序加工幾個(gè)表面，減機(jī)動(dòng)和輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)率;可保證加工表面間的相互位置精，加工質(zhì)量高;降低對(duì)機(jī)床的復(fù)雜性要求，減少床臺(tái)數(shù)，節(jié)約費(fèi)用，降低制造成本。

　　復(fù)合孔刀具既要具有高可靠性和高壽命，又要滿足生產(chǎn)節(jié)拍要求。因此，應(yīng)用新技術(shù)、新材料來(lái)對(duì)老式的復(fù)合刀具進(jìn)行創(chuàng)新，刀具材料的合理選擇對(duì)刀具的壽命、刀具消耗、加工成本、加工精度和工質(zhì)量等起決定性的作用。對(duì)復(fù)合加工具實(shí)施不同材料的組合：高性能高速鋼硬質(zhì)合金組合、通用高速鋼與鈦基硬質(zhì)金組合、高性能高速鋼與CBN刀片組、硬質(zhì)合金與PCD刀片組合、硬質(zhì)合金陶瓷刀片的組合，可使復(fù)合加工刀具在同轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、鏜孔等不同工藝對(duì)可靠性的要求。針對(duì)不同的加工材料和加工工藝，選用合適的刀具材料，既可提高工件表面質(zhì)量和加工精度，又可提高切削加工生產(chǎn)率。

　　刀體結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)

　　復(fù)合加工刀具將同類(lèi)和不同類(lèi)的兩種或多種不同刀具組合為一體，實(shí)現(xiàn)一次加工成型。對(duì)復(fù)合加工刀具而言，在不同的切削狀態(tài)下既要求良好的排屑性能，又要保證加工工件精度，刀具要有最佳的空間截面形狀組合。如果按常規(guī)去手畫(huà)、手算，較繁瑣且勞動(dòng)量大，有的參數(shù)還需要試生產(chǎn)來(lái)確定。而采用C A D輔助設(shè)計(jì)技術(shù)二次開(kāi)發(fā)，建立三維模型，進(jìn)行模擬加工，隨時(shí)抽取刀具截面參數(shù)，以獲得最佳設(shè)計(jì)方案，從而可解決復(fù)合加工刀具在鉆孔、擴(kuò)孔、锪孔、鏜孔的不同切削狀態(tài)下，刀具排屑以及不同型式結(jié)構(gòu)間的干涉問(wèn)題。

　　根據(jù)鉆頭加工內(nèi)孔鉆削效率高的特點(diǎn)，刀頭部分用一塊E225型合金刀片鑲嵌(銅焊)在刀桿一端而成為鉆頭部分，完成粗加工(鉆孔)工序。但是加工出的孔表面粗糙度和孔徑直線度都較差，尺寸精度不高。將具有修正孔徑直線度、穩(wěn)定孔徑尺寸的鏜刀部分，放在合金鉆頭后，將鉆削出的孔進(jìn)行鏜削加工(由于鏜削余量較大，分單刀三級(jí)鏜削)。利用鏜孔的優(yōu)點(diǎn)來(lái)保證加工出的孔徑直線度和穩(wěn)定孔徑尺寸，完成半精加工工序(包括粗鏜、半精鏜)，為鉸孔工序做好準(zhǔn)備工作(提高表面粗糙度和使鉸削余量均勻合理)。鉸孔的鉸刀部分放在復(fù)合刀具體切削部分的最后來(lái)完成精加工，保證孔的精度(孔的形位精度和表面粗糙度)、刀具體夾持部分制成莫氏3號(hào)錐柄。為了容易排屑和刀具不同時(shí)參與切削(減輕切削力)，每一刀具的切削部分的起始點(diǎn)在軸向間隔大于或等于25mm(大于孔深)，其中鉆與第一級(jí)鏜之間大于25mm(因鉆孔的鐵屑多)，同時(shí)也增大了容屑空間，使排屑順暢，避免前后刀面切下的切屑互相干擾和阻塞，致使刀具崩刃及影響孔的質(zhì)量。

　　鉆、鏜、鉸孔切削部分合金刀片材料的選擇

　　根據(jù)加工材料(灰口鑄鐵)的性質(zhì)、生產(chǎn)特點(diǎn)(批量)、切削特點(diǎn)來(lái)選擇合適的刀具材料(鉆、鏜、鉸削的機(jī)床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量相同時(shí))。

　　鉆削(刀頭)刀具部分 由于是粗加工，切削深度較大，刀具承受的切削力較大，切削速度不是很高(照顧鉸孔部分的特點(diǎn))。同時(shí)材料的組織不均勻(有砂眼、氣穴的可能)，再加上合金刀片的刃口在切削加工鑄鐵行程中欠鋒利，擠刮現(xiàn)象較嚴(yán)重，所以選用強(qiáng)度較高，抗沖擊性和抗震性能及耐磨性均較好的鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金(材料牌號(hào)為YG8)。

　　鏜孔刀具部分 由于孔徑比鉆孔尺寸略大，根據(jù)V=(πDn)/1000，刀刃處切削速度會(huì)高于鉆孔刀具部分，切削深度比鉆孔的切削深度較小，切削過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定些。為了提高刀具的耐用度，選用硬度、耐磨性及耐熱性均較好，且不用重磨切削角度的可轉(zhuǎn)位鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片(材料牌號(hào)為YG6，型號(hào)為31005V)。

　　鉸孔刀具部分 由于是穩(wěn)定尺寸部分，刀刃處的切削速度相對(duì)鉆削和鏜削時(shí)均更高，切削深度(鉸孔余量)較小，所以要求耐磨性和耐熱性也要相對(duì)鉆削和鏜削時(shí)更高，才能提高刀具的耐用度，從而保證尺寸精度，因而選擇鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金(材料牌號(hào)為YG3)。

　　刀具切削部分參數(shù)設(shè)定

　　刀具切削部分的切削角度和刃寬參數(shù)對(duì)刀具的使用壽命(耐用度)和加工的難易程度及加工的精度均起著至關(guān)重要的作用，也直接影響到加工成本、加工效率，所以刀具每部分的切削參數(shù)應(yīng)合理選擇。鉆削部分:刀片厚度為4.5mm，保證鉆頭的鉆心強(qiáng)度，鋒角取116°比標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鋒角小，目的是減小主偏角，從而減少軸向抗力和振動(dòng)。內(nèi)刃斜角約15°，內(nèi)刃前角取-15°，橫刃長(zhǎng)度留2.5mm來(lái)提高鉆孔的穩(wěn)定性，同時(shí)提高刀具的耐磨性，前角γ取6°，后角α取18°，目的是為了容納切屑的空間較大，以防崩刃。同樣也是為了增大容納切屑的空間，減少鉆頭與孔壁的摩擦，而同時(shí)又要保證副切削刃的強(qiáng)度，所以取副后角為8°和副切削刃帶寬為0.25～0.3mm。鏜削刀具部分:采用型號(hào)為31005V的YG6不重磨刀片。鉸削刀具部分:引導(dǎo)前錐角取45°軸向長(zhǎng)3mm，便于切入已有孔。另外為提高鉸削的穩(wěn)定性，切削錐角(2倍的主偏角)取3°～5°，軸向長(zhǎng)3mm。為提高刀具的耐用度和表面粗糙度及尺寸精度，引導(dǎo)部分與切削部分采用R1過(guò)渡，切削部分與校準(zhǔn)部分采用R0.5過(guò)渡;因鉸削余量很小，切屑很薄，切屑與前刀面接觸很短，前角作用不大，為制造方便，前角取0°;引導(dǎo)部分和切削部分及校準(zhǔn)部分的后角均取8°，引導(dǎo)部分和切削部分不留刃帶，校準(zhǔn)(修光)部分留0.3mm的刃帶寬，以保證修光刃的強(qiáng)度又減少刃帶與孔壁的摩擦，同時(shí)也便于鉸刀制造和檢驗(yàn)，刃傾角取-8°(相當(dāng)于左向螺旋鉸刀)。為使鉸刀工作平穩(wěn)，提高加工表面質(zhì)量，切削時(shí)切屑順利從鉸刀前方排出(向下)，可避免切屑劃傷孔壁，并減少孔的擴(kuò)張量。

　　刀具的制造

　　此復(fù)合刀具的精度直接影響到加工孔的質(zhì)量(形位精度和表面粗糙度)，要充分發(fā)揮此復(fù)合刀具的效能，就必須要保證刀具本身的精度。因而，必須對(duì)刀具本身擬定切實(shí)可行的加工工藝及刀體材料的選擇。根據(jù)刀體要獲得良好的綜合機(jī)械性能，確保刀體尺寸穩(wěn)定，大體上加工工藝為:粗車(chē)刀體→刀體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理→修磨兩端中心孔→精車(chē)刀體→銑刀柄→磨刀體錐柄(為了使刀柄與機(jī)床主軸配合更好、更精確，最好配磨錐柄，采用涂抹紅丹的檢驗(yàn)方法保證錐柄與錐孔的接觸面積不小于80%以上的面積)→銑鑲嵌硬質(zhì)合金刀片的槽位→手工鉚定合金刀片→銅焊鉸刀部分的硬質(zhì)合金刀片→修磨硬質(zhì)合金刀具的切削角(在工具磨床上根據(jù)切削角度刃磨)→研磨刀具→銅焊鉆頭部分硬質(zhì)合金刀片→修磨鉆頭部分硬質(zhì)合金刀片的切削角度。