加工中心鏜孔加工防振技術
2021-1-6 來源：浙江通力重型齒輪股份有限公司 作者：杜王靜
【摘要】: 根據(jù)減速機箱體幾何結構特點，針對原鏜孔工藝進行分析，結合實際生產(chǎn)，設計了一種加工中心鏜孔加工防振技術，解決了長徑比在 5 倍左右徑時鏜孔振刀問題，提升了加工效率與精度，并給出了相應數(shù)據(jù)。
材料牌號為 HT200 的減速機箱體，經(jīng)模型鑄造，去應力退火后，硬度 150~230HB，金相組織主要以珠光體的形式存在。加工部位如圖 1所示。
箱體軸承孔一般采用鏜削的方法加工至圖樣要求。長徑比在 5 倍左右時，極易出現(xiàn)鏜孔振刀現(xiàn)象，從而影響孔的同心度、圓柱度和表面粗糙度。采用防振刀具加工，雖然能解決振刀問題，但刀具成本昂貴，一般中小企業(yè)難以承受。
1.鏜孔加工方法分析
為保證箱體經(jīng)模型鑄造去應力退火后正常加工，在模型鑄造時，軸承孔應適當留余量。如金屬模型鑄造的減速機箱體，為避免鑄造誤差使工件尺寸超差，圖樣要求 φ 62H7、長度 315mm
的軸承孔，一般留直徑余量 2~4mm。鏜削時存在以下困難 :
（1）粗鏜時，鑄件類粗鏜可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片單邊切深 0.75~1.75mm，切削刃寬 0.25mm，切削參數(shù)如表 1 所示。
通過以下公式可以計算切削扭矩 :
Mc=vcapFnkc（1 － ap/Dc）/（2nπ）
（1）式中，Mc 是切削扭矩 ;vc 是線速度 ;ap是切削深度 ;Fn 是每轉(zhuǎn)進給量 ;kc 是特定切削力 ;Dc 是孔徑 ;n 是轉(zhuǎn)速。
不同切深量，雙刃粗鏜刀所產(chǎn)生的切削扭矩如表 2 所示。
經(jīng)測試，出現(xiàn)振刀，切深越大，雙刃所產(chǎn)生的切削扭矩越大，振動越強烈，勉強加工 3 件，刀片出現(xiàn)崩刃，無法繼續(xù)使用。
（2）為排除粗鏜振刀對精鏜的影響，先用防振刀進行加工，保證表面質(zhì)量，再進行精鏜測試。精鏜時，鑄件類精鏜可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片單邊切深 0.25mm，切削刃寬 0.12mm，切削參數(shù)如
表 3 所示。
通過公式（1），計算得出單刃切削所產(chǎn)生的切削扭矩如表 4 所示。
經(jīng)測試，出現(xiàn)振刀，刀片磨損很快，軸承孔同心度、圓柱度和表面粗糙度遠遠超出圖樣要求。
鏜孔加工是目前較為普遍的孔加工工藝，能保證零件加工精度，但長徑比在 5 倍徑左右時，非防振鏜刀加工鑄件軸承孔易發(fā)生振刀。采用防振刀，則面臨高昂的刀具成本，以山特維克可樂滿防振刀為例，鏜直徑 62mm 的防振鏜刀，單件價格一般在 4~6 萬元。
2.改進后的鏜孔加工技術
鏜孔發(fā)生振刀，主要的原因是鏜削加工所產(chǎn)生的切削扭矩大于或等于機床、工件裝夾系統(tǒng)的固有預緊扭矩，從而產(chǎn)生振動。因此當減小切削扭矩時，則遠離了機床、工件裝夾系統(tǒng)的固有預
緊扭矩，避免了振動的產(chǎn)生。減小切削扭矩的措施如下 :
（1）選用小刃寬，帶前角刀片。小刃寬，帶前角刀片具有更加鋒利的切削刃口，能減小單位面積內(nèi)所受的切削力。改進后的粗鏜刀片刃寬、前角如圖2所示，精鏜刀片刃寬、前角如圖3所示。
（2）適當提高線速度，減小進給量。優(yōu)化后的切削參數(shù)，如表 5 所示。
產(chǎn)生的切削扭矩如表 6 所示。
經(jīng)測試，非防振刀粗鏜，無振刀現(xiàn)象出現(xiàn)，余量預留均勻。但需注意的是，線速度的提升，應考慮刀片本身的耐磨性，不同品牌廠家，耐磨性能各有不同，主要受涂層技術的限制，國內(nèi)可提供線速度 120m/min 以內(nèi)耐磨性較好的刀片，線速度 120m/min 以上需進口 Sandvik、KENNA、SECO、Iscar 等公司的刀片。
（3）減小切深。從以上表格的計算數(shù)據(jù)看，不同切深對切削扭矩也存在較大影響，切深1.75mm 產(chǎn)生切削扭矩是切深 0.75mm 產(chǎn)生切削扭矩的 2.3 倍。因此，在精鏜時，切深優(yōu)化為 0.14mm，線速度優(yōu)化為 155m/min，進給量優(yōu)化為 0.12mm/r，鏜削加工產(chǎn)生的切削扭矩為 0.000 52k c，與改進前的精鏜相比，切削扭矩減少了 55.17%，增加內(nèi)冷鑄件切削液，效果更佳。
經(jīng)測試，非防振刀精鏜，無振刀現(xiàn)象出現(xiàn)，同心度、圓柱度和表面粗糙度均符合圖樣要求。從檢驗記錄和生產(chǎn)統(tǒng)計來看，已穩(wěn)定加工 503件箱體，滿足批量生產(chǎn)要求。
3.結語
鏜孔技術是當前自動化生產(chǎn)的重要工序之一，結合數(shù)控機床應用，合理選擇刀片、切削參數(shù)，充分發(fā)揮刀具本身的價值，給企業(yè)帶來更多的利潤空間的同時，也為我國制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展增添一份力量。
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