松德刀具在工程機(jī)械加工中的應(yīng)用

上海松德數(shù)控刀具制造有限公司 （201602） 楊家永

工程機(jī)械是中國裝備工業(yè)的重要組成部分。普通工程機(jī)械產(chǎn)品包括挖掘機(jī)械、鏟土運(yùn)輸機(jī)械、工程起重機(jī)械、混凝土機(jī)械等。由于工程機(jī)械中各部件的結(jié)構(gòu)特殊性，使之對(duì)切削刀具的加工提出了不同程度的要求。

上海松德數(shù)控刀具制造有限公司在針對(duì)工程機(jī)械的主要零部件，如混凝土輸送泵車中的臂架系列、挖掘機(jī)中的動(dòng)臂、斗桿、轉(zhuǎn)臺(tái)系列，以及混凝土攪拌輸送車中的料斗部件的加工，均積累了豐富的加工經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)根據(jù)客戶加工設(shè)備情況及不同的要求，精心研制了各種不同的加工方案，完美適應(yīng)客戶的加工需要。在滿足客戶加工需要的同時(shí)，最大程度的降低刀具消耗，提高刀具加工效率。

標(biāo)準(zhǔn)鏜孔刀具在小孔徑粗加工中的應(yīng)用

在工程機(jī)械臂架部件中，小徑孔（孔徑＜90mm）鏜削加工，按其孔的使用功能一般分為聯(lián)接孔和軸套孔，如圖1所示。

圖1

（1）軸套孔一般為整體鋼管焊接而成，材質(zhì)大多為Q345、Q690等易切鋼，鋼性較好，余量較均勻。針對(duì)此孔的粗鏜削推薦使用主偏角為90°的刀具，由于切削力主要產(chǎn)生于軸向方向，使刀桿的鋼性更強(qiáng)，同時(shí)刀片能夠進(jìn)行錯(cuò)齒安裝，方便在切削余量較大時(shí)使用。

（2）聯(lián)接孔為多塊鋼板焊接而成，由于使用性能的要求，材質(zhì)通常為普通材料+高強(qiáng)度鋼板，剛性較差，可加工性較低。同時(shí)由于多塊鋼板的焊接操作，板與板之間難免出現(xiàn)空隙，而孔也會(huì)因焊接產(chǎn)生一定量的變形與焊接誤差。加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致刀具的損壞。為了能在切削時(shí)更好的保護(hù)刀尖，推薦使用主偏角為75°～84°的粗鏜刀具，除能更好避免刀具崩刃風(fēng)險(xiǎn)外，由于主偏角的減少，還使得徑向切削力增大，有益防止工件的振動(dòng)，同時(shí)還將獲得更多的切削刃口（刀片一般為S形刀片）。

以銑代鏜刀具在中徑孔粗加工的應(yīng)用

對(duì)于“臂架”部件系列中的中徑孔（孔徑介于90～200mm ），特別是聯(lián)接孔的加工，由于采用多層不同材質(zhì)板材焊接在一起，加工焊接誤差及變形，以及虛焊瘤造成孔內(nèi)加工情況非常惡劣，孔內(nèi)余量偏移較大，單邊偏移可達(dá)15mm，如圖2所示。

圖2

按傳統(tǒng)的加工方式，考慮到工件剛性及余量不均的情況，一般需要使用3把粗鏜刀具，才能完成此孔的預(yù)加工；同時(shí)由于孔內(nèi)的焊瘤，首刀刀片極易發(fā)生斷崩刃風(fēng)險(xiǎn)，且易纏屑，加工效率低下。

經(jīng)我公司技術(shù)分析研究，在進(jìn)行效率評(píng)估，成本核算后，為客戶推薦使用以快速銑刀的螺旋線銑削方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)粗鏜加工。對(duì)于刀具的選型，要滿足：①刀具效率要較傳統(tǒng)刀具得到更大提升。②切削要輕快，要求刀具有正前角，同時(shí)要有足夠的強(qiáng)度，刀片耐沖擊性要好。③要求加工后孔徑向余量均勻，保證精鏜時(shí)的穩(wěn)定性。加工后如圖3所示。

圖3

經(jīng)實(shí)際切削驗(yàn)證，由于銑刀的切削為斷續(xù)，切屑控制較好，切削力較鏜刀時(shí)得到大幅減小，一把刀具可代替?zhèn)鹘y(tǒng)三把刀具，減少了刀具庫存，節(jié)省了刀具成本。以三一集團(tuán)泵送臂架，加工φ135mm深145mm聯(lián)接孔為例，完成此孔的預(yù)加工效率對(duì)比如表1和表2所示。

表1 傳統(tǒng)加工方式 （單位：min）

表2 新型加工方式 （單位：min）

各孔背面加工的解決方案

在工程機(jī)械的各種大型關(guān)鍵部件中，有許多規(guī)格孔的反面需要加工。由于不同的客戶使用的加工設(shè)備不盡相同，因此對(duì)于此部位的加工也有完全不同的要求。對(duì)于較大孔，單邊切深較小，懸伸較小，使用標(biāo)準(zhǔn)刀具即可完成加工。而對(duì)于更多的情況是孔相對(duì)較小，單邊切深很大。由于工件加工剛性較差，此種反面加工對(duì)于刀具提出了更高的要求。上海松德數(shù)控刀具制造有限公司經(jīng)過深入的研究、分析，針對(duì)各種不同加工設(shè)備，不同加工工況信息，研制開發(fā)了各種不同的刀具。

1.軸承導(dǎo)向式反刮刀的應(yīng)用

客戶待加工信息：某客戶加工挖掘機(jī)中動(dòng)臂部件，使用設(shè)備為普通落地鏜銑床，無刀庫，加工工件部位信息為反刮直徑90mm孔背面，直徑為200m m的背面，孔深100m m，為減少手工換刀次數(shù)，要求一把刀具完成。

松德刀具解決方案：針對(duì)單邊徑向切深55mm，軸切削余量5～7mm，我公司設(shè)計(jì)出帶軸承導(dǎo)向定位的大切寬反刮刀，利用精鏜完成后的90mm孔作為導(dǎo)向，避免了刀具切削時(shí)的振動(dòng)和由軸承代替?zhèn)鹘y(tǒng)線性滑動(dòng)導(dǎo)向?qū)σ鸭庸た妆砻嬖斐傻膿p傷，如圖4所示。

圖4

經(jīng)客戶現(xiàn)場切削加工試驗(yàn)，刀具使用達(dá)客戶各項(xiàng)要求。切削效率高，裝卸方便，切削穩(wěn)定，加工表面質(zhì)量好，對(duì)已加工孔表面無損傷。刀具現(xiàn)場如圖5所示。

2.自動(dòng)伸縮式反刮刀的應(yīng)用

在工程機(jī)械的挖斗聯(lián)接孔的加工中，有很多規(guī)格小孔徑背面需要加工，徑向切寬較大（反刮直徑約為孔徑2倍），軸向余量一般較小，見光處理即可?？蛻粢话闶褂迷嫉募庸し绞剑謩?dòng)更換高速鋼刀具來加工。由于人工的干預(yù)，嚴(yán)重影響了加工的節(jié)拍，增加了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也增加了操作人員的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。另外高速鋼刀具一般由工人手工進(jìn)行刃口的處理，導(dǎo)致切削刃口直線度差，加工表面粗糙度及平面度得不到有效控制。

圖5

客戶要求及待加工信息：提高刀具效率，使用一把刀具能夠加工完成，同時(shí)要能夠進(jìn)行刀具的自動(dòng)化的連續(xù)加工，不需要人工干涉，刀片要為可轉(zhuǎn)位形式，同時(shí)滿足自動(dòng)換刀要求。待加工信息，過孔直徑60mm，反刮面直徑125mm，切削軸向余量1～2mm，孔深60mm左右。

松德刀具解決方案：針對(duì)客戶的要求及加工信息，由于工件剛性較差，進(jìn)孔較小，且反刮刀直徑較大，對(duì)于此刀具要求刀桿剛性要好，以避免與工件共振，而且要求刀片為大正前角設(shè)計(jì)，切削刃口要鋒利，盡量減少切削力；同時(shí)刀片要有足夠的強(qiáng)度，不能有斷裂的風(fēng)險(xiǎn)。通過技術(shù)部認(rèn)真分析研究，最終決定開發(fā)出自動(dòng)伸縮式反刮刀。由于刀頭不加工時(shí)收縮至刀桿內(nèi)部，故刀桿有足夠的鋼度；對(duì)于刀片的處理，采用非硬質(zhì)合金材質(zhì)，加上專用的刃口及涂層處理，即能保證切削時(shí)的輕快及穩(wěn)定，又能承受由于切削振動(dòng)而導(dǎo)致的刀片異常損壞的風(fēng)險(xiǎn)，如圖6所示。

3.偏心式反銑刀的組合應(yīng)用

在工程機(jī)械臂架孔背面的加工中，一般加工余量較大，臂架規(guī)格較多，孔尺寸也各不相同，針對(duì)此種情況客戶對(duì)刀具又提出了新的要求。

圖6

客戶要求及待加工信息：加工φ110m m孔反面至φ230m m，孔深100m m，加工軸向余量5～7.5mm，要求刀具能夠自動(dòng)換刀，具有一定的柔性要求。刀具費(fèi)用有一定控制，刀片采用標(biāo)準(zhǔn)刀片，方便采購，同時(shí)滿足經(jīng)濟(jì)性要求。

松德刀具解決方案：此工件的剛性較差，加工余量大，故在加工時(shí)要盡量避免軸向受力，減少工件振動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)客戶提出的要求，我公司進(jìn)行了深入的探討，最終決定采用分刀銑削的原理進(jìn)行加工。首先使用第一把刀具進(jìn)孔后反銑孔至一定尺寸；接著利用偏心原理將刀盤做成單刃/雙刃銑刀，保證刀具能順利進(jìn)入過孔，繼續(xù)加工剩余部分。如圖7所示。

圖7

結(jié)語

中國裝備工業(yè)的發(fā)展促使著工程機(jī)械不斷地開拓創(chuàng)新，這就要求工程機(jī)械中零部件的生產(chǎn)無論從產(chǎn)品材料、結(jié)構(gòu)以及加工精度均需隨著行業(yè)的發(fā)展得到更大程度的提高。上海松德數(shù)控刀具制造有限公司以其專業(yè)的制造水平，先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，開拓創(chuàng)新的精神，客戶至上的理念，將持續(xù)不斷地為客戶提供更優(yōu)的刀具解決方案，為民族刀具行業(yè)的發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)！