刀具调整尺寸范围的合理设定

在汽车行业的实际生产中，经常有这种现象：调整好的刀具加工不了几个零件，被加工尺寸就出现超差，而此时，刀具还远未达到正常的使用寿命，刀具刃口也远未达到磨钝标准。究其原因，除了机床、零件毛坯、冷却液和调刀工的技术水平外，刀具的调整尺寸范围设定不合理也是一个很重要的因素。

刀具的调整尺寸范围是刀具调整中的尺寸界限，范围越小，对调刀工的技术要求越高，调整的工时也越长，故设定合理的刀具调整尺寸范围，既能满足产品的加工要求、充分使用刀具、减少调刀时间，又能让各种级别的调刀工胜任工作。

1．设定刀具调整尺寸范围需考虑的因素

汽车行业机加工自动线的刀具调整，与普通机加工中的“对刀”有着本质区别。前者考虑的是每把刀具均能满足产品的加工，以设定的刀具寿命，保证产品加工工艺的技术要求；后者是加工刀具的进给量随加工零件尺寸的变化而变化，不需求每次的统一性。目前汽车生产厂家刀具的调整尺寸均以刀具布置图上的PRESET标注尺寸为前提，刀具调整前，有的调刀工设定了刀具调整尺寸的范围，但不一定合理；有的没有设定，仅根据PRESET标注尺寸设定自由公差来调整，不考虑零件的加工公差及机床的特殊情况。这种状况往往造成每次零件的加工尺寸不同。故只有选择合理的刀具调整尺寸范围才能保证大批量生产中刀具的零缺陷。刀具调整尺寸范围的设定可从以下方面摸索出合理的经验值：

①相同刀具用在不同机床上；

②零件材料；

③机床冷热机、主轴转速、功率的差异；

④零件制造公差；

⑤加工面粗糙度Ra值；

⑥刀具材料、几何角度及结构；

⑦发动机、变速箱的机加工尺寸,不仅要考虑加工公差和调刀范围，还必须考虑复合尺寸（即前序的加工尺寸）。

2.刀具调整尺寸范围的设定方法

刀具调整尺寸范围有四种情况：轴向（纵向）尺寸调整范围；径向（横向）尺寸调整范围；轴向、径向尺寸均要控制的调整范围；单向双尺寸或三尺寸均要控制的尺寸调整范围。

（1）轴向（纵向）尺寸调整范围

如钻头、铰刀、锪钻等刀具,其调整尺寸根据不同情况采用不同的范围值。CNC机床刀具一般采用较大范围的调整值，CNC刀具调整尺寸虽然通过自动补偿功能可达到加工要求,但它也必须有一定范围,以满足不确定因素仍能保证加工尺寸的合格率，如零件的制造公差为±0.125mm，机床冷热变化为0.08mm,那么该刀具在CNC上加工的刀具调整范围可设定为PRESET±0.04mm，调换刀具时如操作工忘记输入长度刀补时,当刀具调整为PRESET-0.04mm时,考虑到主轴的伸缩变化和刀具加工中的磨损量,加工的零件尺寸仍能合格；调整为+0.04mm,刀具的加工尺寸仍合格。刀具在刚性自动线上进行切削,则取中间偏上一点。考虑磨损量、冷热机变化则取中间偏下的尺寸，实际加工尺寸为冷机时，靠下偏差；热机时，靠上偏差，这样使其加工尺寸在中间值左右变化。

（2）径向（横向）尺寸的调整范围

直径尺寸调整并不是中间值最好。镗杆或线镗类刀具的直径调整,既要考虑产品质量控制的CPK值,又要考虑刀具的加工寿命及磨损量,还要考虑粗糙度要求,故直径一般取三分之二的公差值尺寸，即取中间偏上或偏下的尺寸(具体数据根据实际加工情况而定)。对于轴加工,先取中间偏下的加工尺寸，随着刀具磨损，直径越来越接近中间公差，直至超过中间公差到达偏上尺寸；对于孔加工，先加工出大于中间公差值，随刀具磨损，孔越来越小，趋于中间值趋向下极限尺寸；对于拉刀，拉削的开档尺寸也是取中间公差偏上尺寸，随着刀具磨损趋于中间、中间偏下尺寸。刀具的调整尺寸需根据刀具具体的寿命长短及加工尺寸、粗糙度的变化而定，从而达到既保证加工工艺的稳定范围，又达到刀具寿命的合理使用。

（3）轴向、径向尺寸均要控制的调整范围

为了达到低的粗糙度Ra值,对铣刀盘刀片的轴向和径向的跳动有着非常高的要求。一般要求不高的粗糙度Ra值,根据铣刀盘的结构只需调整刀片的轴向跳动而不需考虑调整径向跳动，调整范围跟刀片的副偏角κ′r及进给量f有关。一般说来，铣刀盘的等高差值比径向的差值小，这一点更应注意。又如用于V6缸盖座圈密封带加工的镗刀CBN刀片的理论位置调整尺寸，既要考虑直径尺寸，又要考虑轴向尺寸，故调整尺寸公差值也比较小。

（4）单向双尺寸或三尺寸均要控制的调整范围

发动机、变速箱机加工中有很多孔类加工，轴向有沉孔、倒角、底孔深度、台阶孔深度；径向有台阶孔直径、槽的直径、倒角大小等。当几档尺寸均要考虑时，这时刀具的调整范围则需根据工艺要求来设定。如螺纹底孔，一般对深度、直径、倒角有要求。对于长度尺寸调整来说，只要考虑深度与倒角大小，如工艺要求倒角尺寸比深度尺寸高，那么，第一尺寸考虑倒角尺寸。这样才能使各个尺寸符合工艺加工要求。同样，径向尺寸如果没考虑尺寸公差的大小,径向台阶孔直径往往也会出现台阶孔1孔径在上偏差尺寸，台阶孔2尺寸已在下极限附近，这样势必降低了原刀具的使

用效率。

3．刀具调整尺寸范围的修整

刀具的调整尺寸范围根据考虑因素设定方法探索出初始调刀尺寸范围后,其值像刀具耐用度一样,不是一个定值。随着机床加工精度的变化、材料批次差异、冷却液浓度的波动及机床的尺寸控制优化均需修整刀具调整尺寸的范围,这就需要刀具管理部门与生产部门的及时沟通与了解,相互支持从而达到刀具尺寸的调整值始终处于合理的状态。

（摘自《工具技术》2005年第3期作者：上海通用汽车有限公司许伟达）