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大余量毛坯孔的加工工艺与刀具设计

       2015-03-01 来源:互联网作者:佚名热度:2092评论:0
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    核心提示:1问题的提出在我厂“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目中,要求加工两端孔至尺寸?60,孔口倒角4×30°,表面粗糙度Ra12.5(见图1)。工件孔为铸造底孔,工件材料ZG270-500,硬度HB143。原定单边加工余量5mm,而实际由于毛坯质量差,铸造孔偏心严重,加工余量极不均匀(见

1问题的提出

在我厂“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目中,要求加工两端孔至尺寸?60,孔口倒角4×30°,表面粗糙度Ra12.5(见图1)。工件孔为铸造底孔,工件材料ZG270-500,硬度>HB143。原定单边加工余量5mm,而实际由于毛坯质量差,铸造孔偏心严重,加工余量极不均匀(见图2,单边余量最大为9mm,最小为1mm),给定位孔的加工带来很大困难,加工废品率较高。我们通过“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目对此进行了攻关,通过不同加工方案的对比,选择钻扩孔工艺并设计了专用扩孔钻,解决了该大余量孔的加工难题。

2 镗孔工艺

根据工件的加工要求,可选择三种镗削方案。

1)在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除,镗孔后再倒角。为了不影响生产节拍,两把粗、精切镗刀需同时工作。由于孔径只有?60mm,孔深65mm,因此镗杆直径最大不超过?46mm,镗刀杆最大截面尺寸为14×14mm,压紧螺钉最大直径为M8。由于是在镗杆上钻孔及攻丝,进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大,两把镗刀同时工作使机床功率不足(如图3a),因此不可避免地要引起切削振动,无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。

2)在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除:用第一把镗刀先镗去5~6mm的余量,再用第二把镗刀镗去剩余余量,最后用倒角刀加工4×30°的倒角,但其中任何两把刀都不得同时工作(如图3b)。采用该方案虽然可降低切削力,但镗杆长度增加了两倍,造成镗杆刚性不足;同时单件加工工时也增加了一倍,保证不了生产节拍。

3)安排两台机床,即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解决问题,但工件加工成本太高。

此外,由于工件为铸钢件,其切屑呈连续状,因此加工过程中的排屑也是一个非常重要的问题。而采用镗孔工艺,镗杆与工件孔壁间的空间很小,在卧式镗床上加工时切屑易堵塞在镗刀切削刃附近,所以经常出现打刀现象。

3 扩孔工艺

由于扩孔钻在钻削时是四个齿同时参加切削,切削过程中其切削力可相互平衡,在相同的切削进给量下,扩孔钻每齿的切削余量是镗刀的四分之一,每齿切削负荷大大降低;扩孔钻的整体刚性远大于镗刀,刀具的耐用度也大大提高;此外,扩孔钻带有螺旋槽,有足够的容屑空间,加工过程中切屑能顺利沿螺旋槽排出,可满足工件加工精度和表面粗糙度要求。因此,在相同的加工余量下,只要机床的刚性有保证,采用扩孔工艺的效率远远高于镗孔的效率。

1)扩孔钻设计

1、扩孔钻的结构特点

扩孔钻有整体、镶齿、套装等多种形式,应根据不同使用情况进行选择。针对本工件的加工条件,我们选用套装式扩孔钻,刀具用一个M16螺钉压紧。该刀具具有以下优点: 

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刀具能承受较大切削载荷。套装扩孔钻采用芯轴定心,由端面承受切削载荷、键传递扭矩,因此在较大切削载荷下不会出现刀具打滑现象。

刀具长度小,重量轻,制造简便。

刀具易于调整,装卸方便。

2、扩孔钻的切削参数选择

考虑到铸件孔偏心严重,其单边的加工余量大于工艺要求的加工余量,因此选用刀片宽度大的车刀刀片,扩孔钻端面上开有端面刃和切削倒角刃(如图4)。倒角刃起主要切削作用,切去大部分余量;端面刃起辅助切削作用,分担孔偏心造成的余量(最大达9mm)。由于主切削刃的几何参数、刀体容屑槽尺寸等都会影响被加工孔的精度和表面质量,因此应慎重选择。

主偏角。

主切削刃偏角应根据工件的切削性能来定。主切削刃偏角的大小,不但影响切削层的厚度,也影响扩孔时的切削稳定性和孔的直线度。加大主切削刃偏角,使孔的直线度变好,对预制孔的直线度有校正作用,但随着主切削刃偏角的增大,切削厚度随之增大,切削刃入孔时的导向性和稳定性将变差。所以,扩孔时一般采用较大的主切削刃偏角。

前角 

由于工件材料为灰铸铁,刀具取0°前角,既便于刀具制造,又能增强切削刃刚性和切削刃的容热性能,可显著提高刀具寿命。

后角

刀具的后角主要应满足减小后刀面与已加工表面摩擦的要求。取12°后角,既能保证切削刃的锋利,又可满足切削刃的强度要求。

螺旋角和容屑槽

为了校正预制孔的不精确度以得到精确的孔径,扩孔钻的螺旋角不能太大,取10°。考虑到容屑和排屑的需要,钻头上除了开有螺旋槽外,在刀具端面上还开有倒角刃容屑槽和端面刃容屑槽,以保证足够的容屑空间,避免因切屑堵塞而打刀。

2)切削用量的选择

切削用量对切削加工效率、刀具耐用度、加工质量都会产生影响。经现场调试,确定转速n=200r /min;切削深度ap根据加工余量确定,要求一次走刀切除全部余量,根据最大单边余量选ap=9mm;由于工件底孔为铸造孔,有硬皮、夹砂等缺陷,同时工件加工余量大且余量不均匀,为减小冲击和热应力,选用较低切削速度,取v=37.5m/min;综合工件材料、工件直径、刀具刚性等因素,根据经验选取进给量f=0.4mm/r。

3)加工效果

在选择扩孔工艺加工上述工件的试验中,由于工艺方案选择正确,在工件的调试切削中,机床运行平稳,完全避免了主轴的震动,使得机床的现有刚性和强度完全满足工件的加工工艺要求。虽然铸造孔偏孔严重,但扩孔钻切削轻快,切屑排出流畅,孔的加工表面粗糙度和精度均达到要求,且使用中产品质量一直很稳定,机床调试验收一次成功,完全达到预期的效果。


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0相关评论
  • aishukong
这家伙很懒,什么也没留下。
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