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      箱體鉸孔加工孔表面粗糙度問題的解析及措施

      2012-01-25 01:48:56胡建成
      鑿巖機(jī)械氣動工具 2012年4期
      關(guān)鍵詞:鉸刀硬質(zhì)合金箱體

      胡建成

      (天水星火機(jī)械制造有限責(zé)任公司,甘肅天水741020)

      1 工藝分析和加工方法

      1.1 工藝分析

      溜板箱體是普通車床三箱之一,其材質(zhì)為HT200,屬于脆性材料一類,切削性能好,價(jià)格低廉,有較好的吸振性等優(yōu)點(diǎn)。但箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,孔系繁多,孔徑大小不一,孔深尺度大,壁薄而不均勻、不連續(xù),而且各孔的表面粗糙度精度要求高,均在Ra1.6μm以上。根據(jù)箱體圖紙上不同的孔表面質(zhì)量的要求,選擇相應(yīng)合理的加工方法,是獲取降低鉸孔表面粗糙度值的有效措施。

      1.2 合理選擇鉸削工藝加工方法

      (1)單排單孔的鉸孔加工

      對于此類孔,由于前序已經(jīng)在組合機(jī)床上粗鏜、半精鏜完序,孔的相互位置尺寸已經(jīng)確定,根據(jù)車間實(shí)際工藝裝備情況,選擇固定鉸孔的方法較為適用。因?yàn)榱锇逑潴w生產(chǎn)批量較大,屬于重復(fù)長期批量生產(chǎn)的類型,因此,選用硬質(zhì)合金鉸刀為宜。這是因?yàn)?,鉸削鑄鐵件時(shí),切屑成不規(guī)則的碎粒狀,很少形成積屑溜。高速鋼的鉸削速度為2-6m/min,而采用硬質(zhì)合金鉸刀,鉸削速度可以提高到8-10m/min。故選擇整體式硬質(zhì)合金鉸刀,固定鉸削為宜。

      (2)雙排雙孔相同孔徑的鉸削加工

      對于上、下兩孔直徑一樣大,兩孔徑均為φ32H7,見鉸孔加工示意圖A-I軸線圖所示。且在同一軸心線上的兩孔。因兩孔之間的距離只有137mm,兩壁厚均為26mm,由于兩孔壁薄,兩孔的間距小,可選擇后導(dǎo)向式整體硬質(zhì)合金復(fù)合鉸刀。即一把鉸刀,鉸兩孔,先鉸上孔,完工后,由上孔鉸刀桿上的固定導(dǎo)向起支承導(dǎo)向作用,再鉸下孔的加工方法更為適宜。

      (3)雙排雙孔不同孔徑的鉸削加工

      鉸孔示意圖A-Ⅱ、A-Ⅲ軸線是兩組四孔,分別在兩條軸線的四孔。Ⅱ軸線上孔徑為φ62J7,下孔徑為φ38J7;Ⅲ軸線上孔徑為φ80J7,下孔徑為φ72J7。雖然兩組孔徑不一樣大,但在兩條軸心線上,兩孔壁薄孔距短。因?yàn)閮山M四孔,孔徑稍有偏大,用整體復(fù)合鉸刀,明顯笨重,不經(jīng)濟(jì)。若在滿足鉸刀桿強(qiáng)度、剛度可靠穩(wěn)定性的前提下,且滿足鉸孔精度要求,可合理選擇套式復(fù)合硬質(zhì)合金鉸刀加工方法,既可減少鉸刀的重量,減輕操作工的勞動強(qiáng)度,又可節(jié)省材料,便于加工制做、拆卸,更換方便,鉸刀桿還可重復(fù)使用。鉸削加工時(shí),大孔鉸刀是先鉸削5-10mm后,小孔開始鉸削,大小孔同時(shí)鉸削加工。大孔鉸刀起支承導(dǎo)向作用,可防止下孔鉸刀搖擺跳動,利用提高兩孔的同軸度精度。同時(shí),也提高了兩孔的鉸孔加工尺寸精度,降低了兩孔表面粗糙度的值。

      (4)雙排雙孔孔徑接近的鉸削加工

      見鉸孔加工示意圖A-Ⅳ軸中心線所示。上端孔徑為φ32H7,下端孔徑為φ28H7;兩孔孔徑尺寸相近,且在同一條中心線上。選擇整體式硬質(zhì)合金復(fù)合鉸刀。因?yàn)殂q刀心部直徑大,刀具的剛性好。鉸削過程,與Ⅱ、Ⅲ軸線套式硬質(zhì)合金復(fù)合鉸刀一樣。

      (5)三排一組三孔不同孔徑的鉸削加工鉸孔示意圖A-Ⅴ軸線圖所示,是三排一組三孔,孔徑大小不一,且在一條軸心線上的孔。上端一排孔徑為φ32H7,中間二排孔徑為φ28H7,下端三排孔徑為φ25H7,三孔孔徑很接近。由于三孔孔徑較小,仍然選擇整體硬質(zhì)合金復(fù)合鉸刀為宜。鉸削過程中:φ32H7孔鉸刀先鉸5-10mm后,φ28H7和φ25H7孔鉸刀開始鉸削加工。此時(shí),三孔同時(shí)鉸削加工,可提高加工效率。φ32H7孔鉸刀,起先導(dǎo)向作用。由于中間二排孔箱體壁較厚,鉸刀設(shè)計(jì)不宜過長,有利于排屑和減少屑末與箱體孔表面的摩擦發(fā)熱。影響二排孔表面粗糙度值的增大。

      2 影響孔表面粗糙度值的主要因素

      工件的表面形成,主要是有工件與刀具的相對運(yùn)動所產(chǎn)生。刀具即刀刃,刀刃的刃部尺寸,由幾何參數(shù)所決定,合理選擇刀具的幾何參數(shù)是解決刀具的根本問題。運(yùn)動指的是切削三要素,合理選擇切削三要素是解決運(yùn)動問題的關(guān)鍵。鉸削時(shí),由于工件與刀具、屑末與工件和刀具刃部擠壓、摩擦發(fā)熱變形,輸入切削液可減小工件表面的變形和摩擦。因此,刀具的幾何參數(shù)、切削三要素、合理選擇鉸削液,是影響箱體孔表面粗糙度值的主要因素。

      2.1 鉸刀的幾何參數(shù)

      (1)直徑

      可根據(jù)被加工孔的孔徑尺寸、公差來決定。

      (2)齒數(shù)

      一般鉸刀齒數(shù)越多,鉸孔的精度就越高,孔表面的粗糙度值就越低。同時(shí)分布在每個(gè)切削刃上的負(fù)荷也就越小,有利于減小鉸刀磨損。但齒數(shù)增多后卻降低了刀齒強(qiáng)度,減小了容屑槽,切削時(shí)屑末不易排出。鉸刀的齒數(shù)一般選用偶數(shù)。

      (3)切削錐角

      根據(jù)不同的加工材料和鉸刀類型來確定。(4)前角

      由于鉸屑余量小,前角可以為零。

      (5)后角

      增大后角,可提高鉸刀的鋒利程度,卻降低了刀齒的強(qiáng)度。由于鑄鐵有大量的碳化物,硬度高、擦傷力大,且產(chǎn)生崩碎切末,切削力應(yīng)和鉸削熱都集中在刀尖附近,故刀具磨損快,耐用度低。因此,后角應(yīng)根據(jù)鉸削實(shí)際情況選擇確定。

      (6)刃帶寬度

      它的作用是引導(dǎo)鉸刀方向,光整孔表面,測量鉸刀直徑之用。鉸刀的齒數(shù)越多,刃帶的積累寬度也越多,有利于降低孔表面粗糙度值。但刃帶積累值過大時(shí),會增加摩擦力矩和切削熱。故需合理選擇確定。

      2.2 合理選擇鉸削三要素

      箱體各孔加工余量,已經(jīng)過上序組合機(jī)床粗、半精鏜加工,鉸前余量只留了0.15-0.25mm之間,符合鉸削條件。因?yàn)橛嗔苛舻倪^小時(shí),鉸削不易校正上道工序殘留的變形和去掉表面殘留的缺陷;余量過大,會增加鉸削時(shí)切削熱,反而使孔表面粗糙度值升高。切削速度V,因該鉸刀的材料已確定為硬質(zhì)合金,可根據(jù)不同孔徑的大小,選用V=8-10m/min即可。同樣進(jìn)給量也可根據(jù)不同孔徑的大小,選擇0.8-2.2mm/r。切速度、鉸削余量、進(jìn)給量相互影響,要合理選擇,可提高孔徑尺寸的加工精度,降低孔表面粗糙度的值。

      2.3 鉸削液的選擇

      在鉸削過程中,由于產(chǎn)生崩碎的屑沫與工件材料變形摩擦產(chǎn)生鉸削熱,都集中在刀尖附近,加快鉸刀磨損。為利于鉸刀的冷卻和排屑,選用潤濕性和流動性好的煤油做鉸削液,可獲取工件表面較小的粗糙度值。

      3 鉸削加工過程中的質(zhì)量保證措施

      由于箱體類零件批量、重復(fù)生產(chǎn),選用機(jī)動鉸孔的加工方法較為適宜。因?yàn)闄C(jī)動鉸孔效率高,鉸刀的回轉(zhuǎn)中心較穩(wěn)定,鉸削連續(xù),進(jìn)刀均勻,有利于降低工件表面粗糙度值。但操作時(shí),必須嚴(yán)格按照工藝規(guī)程鉸削,才能保證孔表面的加工質(zhì)量。

      (1)選用Z3063搖臂鉆床鉸削

      按國標(biāo)GB/T4017-1997搖臂鉆床精度檢驗(yàn),檢測主軸錐孔中心線的徑向跳動,靠近主軸端面不大于0.025mm,在距主軸端面300mm處,應(yīng)不大于0.05mm處。

      (2)安裝工件夾具時(shí),要確保鉸孔中心線垂直于夾具工件平面,垂直度公差不大于0.2mm/1000mm,鉸刀中心線與工件預(yù)鉸孔中心線重合公差不大于0.02mm。

      (3)安裝箱體工件時(shí),夾具和工件定位基準(zhǔn)面,要清除干凈。壓板壓緊工件時(shí),夾緊力不易過大,合適為宜。因?yàn)殂q削軸向力和箱體的自重與夾緊力方向重合,以免鉸削完工后,箱體產(chǎn)生微量彈性變形。

      (4)開始鉸削時(shí),為了引進(jìn)鉸刀鉸進(jìn),可采用手動進(jìn)給。當(dāng)鉸進(jìn)2-3mm時(shí),改用機(jī)動進(jìn)給,以獲取均勻的進(jìn)刀量。

      (5)在鉸削過程中,要充分的輸入煤油,有利于排除屑沫和鉸刀刃部的冷卻。

      (6)鉸刀在使用過程中,要注意保護(hù)兩端的中心孔,以備磨鉸刀刃時(shí)使用。不使用時(shí),保養(yǎng)好后懸掛在吊具上。

      (7)鉸孔完工,應(yīng)不停機(jī)退出鉸刀。同時(shí),不允許鉸刀反轉(zhuǎn),否則會在孔徑表面留下刀痕,從而增加孔表面粗糙度的值。

      4 結(jié)束語

      獲取正確的箱體孔表面質(zhì)量,以降低機(jī)械加工箱體孔表面粗糙度的值,是機(jī)械加工過程中必須考慮的問題。在箱體類零件的生產(chǎn)和實(shí)踐中,采取相應(yīng)的工藝措施,針對箱體表面粗糙度值,根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求,進(jìn)行工藝分析、研究探討,選擇比較經(jīng)濟(jì)、適用的加工方法,減少箱體類零件因表面質(zhì)量缺陷而引起的加工質(zhì)量問題,從而進(jìn)一步提高機(jī)械產(chǎn)品的使用性能、可靠性和壽命。才是提高工件質(zhì)量和效率的有效途徑。

      [1]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(第一卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

      [2]孟少農(nóng).機(jī)械加工工藝手冊(第二卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996.

      [3]陳日曜.金屬切削原理[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1993.

      [4]何兆風(fēng).公差配合與技術(shù)測量(第二版)[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2001.

      [5]吳道全,萬光明.金屬切削原理及刀具[M].重慶:重慶大學(xué)出版社,1993.

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