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深長孔提高鏜孔精度的操作技巧

2018-5-9 來源：中國中車株洲電力機(jī)車有限公司作者：楊和仲

【摘要】本文論述了SS4機(jī)車構(gòu)架牽引座的重要性、加工的精度要求及加工的難度，據(jù)此，經(jīng)過詳細(xì)的工藝分析，找出了提高功效、適合的刀具、改進(jìn)刀具角度及改進(jìn)刀具刃磨的方法，解決了加工難，保證加工精度難的問題。

關(guān)鍵詞：薄板；群鉆；刀具

1. 概述

S S4機(jī)車構(gòu)架牽引座是電力機(jī)車的主要部件，牽引系統(tǒng)質(zhì)量的好與壞，可直接影響機(jī)車的牽引質(zhì)量，機(jī)車構(gòu)架牽引座是一關(guān)鍵部位，它的加工難度大、尺寸要求精度高，工件裝夾剛性差；四個孔f60+0.048 +0m m孔的同軸誤差要求為0.08m m。加工中總有孔鉆飄位移誤差較大的現(xiàn)象，表面粗糙度值過高達(dá)不到圖樣要求，尺寸精度難以控制。如圖1~

圖３所示。

2. 牽引座鏜孔工藝分析

（1）構(gòu)架屬于Q235A大型板料焊接結(jié)構(gòu)。16m m板料上鉆孔，強(qiáng)度低、剛性差，板易產(chǎn)生變形。

（2）為達(dá)到圖樣技術(shù)要求，保證孔的同軸度要求，應(yīng)一次將孔鉆通，鏜床主軸伸出過長，再加加長鉆套，致使刀具剛性差，鏜削時軸向跳動，鉆頭強(qiáng)度差，難保證鉆頭的定心精度。

（3）鏜孔時，由于主軸，加長套軸向伸出過長，剛性差。產(chǎn)生振動，鉆削后孔表面有波紋。表面粗糙度值高。

3. 解決牽引座鏜孔的方法

構(gòu)架屬于大型板料焊接結(jié)構(gòu)，用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭進(jìn)行鉆削，定心不是很理想，容易出現(xiàn)飄移，經(jīng)過對鉆頭切削力分析，在鉆削過程中，所有切削刃都要承受軸向力FX，徑向力Fy及切向力Fz。徑向力Fy對鉆孔質(zhì)量影響很大，造成孔經(jīng)的擴(kuò)大和孔口偏斜，影響鉆削力的因素是螺旋角、頂角、橫刃斜角、后角等。螺旋角越大，則切削刃的前角愈大，并改善了排屑情況，軸向力FX與扭矩M都顯著降低。但當(dāng)螺旋角β>30°時，其影響減小。

標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆在切削部分幾何形狀上存在一些問題，沿主切削刃各點(diǎn)前角值差別懸殊(由-30°~ +30°)，橫刃上的前角竟達(dá)-54°～-60°，造成較大的軸向力和扭矩，使切削條件惡化。棱邊近似為圓柱面的一部分，副后角為零度，摩擦嚴(yán)重，在主、副切削刃相交處，切削速度最大，散熱條件最差，劇烈的摩擦，使切削刃磨損很快。兩條主切削刃很長，切屑寬，各點(diǎn)切屑流出速度相差很大，切屑呈寬螺卷狀，排屑不暢，切削液難于注入切削區(qū)。橫刃較長，其前、后角與主切削刃后角不能分別控制。

經(jīng)過改進(jìn)，修磨效果不好。后將麻花鉆改為群鉆磨法，效果明顯改善，原因是群鉆綜合應(yīng)用了鉆頭的改良措施，經(jīng)過試驗證明，群鉆可以解決加工過程中出現(xiàn)的問題，群鉆切削部分的改進(jìn)與效果如下：

①橫刃及其附近的主切削刃上的各段前角都有不同程度的增大，圓弧刃（BC）平均增大10°；內(nèi)刃（CD）平均增大25°，橫刃增大4°~6°，大大改善了切削條件。

②圓弧刃不僅能起到良好的分屑作用，由于它在工作時切出一個凸形環(huán)圈，切削時能夠很好定心，鉆頭不易偏擺，增加了鉆削過程中鉆頭定心的穩(wěn)定性。

③橫刃縮短，前角增大，顯著改善了心部的惡劣切削條件，可大大提高進(jìn)給量，減小摩擦熱。為保證橫刃處一定的強(qiáng)度，應(yīng)盡可能降低鉆尖高度h，適當(dāng)增大內(nèi)刃頂角。

④由于群鉆的切削刃鋒利，切削變形小，加工鋼件時，與標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆相比，其軸向力可降低35%~50%，扭矩可小10%~30%，使用壽命提高3~5倍，在保持同樣使用壽命情況下，生產(chǎn)率可顯著提高。此外，加工精度與表面質(zhì)量也有所改善。

群鉆是一種先進(jìn)的麻花鉆磨削方式，是早已得到了肯定的技術(shù)，由于其磨削難度較高，需操作者熟練掌握刃磨技術(shù)，如果解決了刃磨問題，必能獲得更廣泛應(yīng)用。由于粗鏜時余量的不均勻，致使精鏜時產(chǎn)生振動，加工表面產(chǎn)生波紋對孔質(zhì)量的影響極大，造成如下問題：①降低鏜削表面的質(zhì)量。②降低了刀具的使用壽命。③降低了生產(chǎn)效率。④降低了鏜床的幾何精度和運(yùn)動精度。

由于鏜孔的刀桿過長、剛性差，無法加裝輔助支撐，故只能在刀具上想辦法。對刀具切削力的分析。一般情況下，主切削力FY最大，F(xiàn)Y、FX小一些。隨著刀具幾何參數(shù)、刃磨質(zhì)量、磨損情況和切削用量的不同，F(xiàn)Y、FX相對于FZ的比值在很大的范圍內(nèi)變化；FY=(0.15～0.7)FY；FX=(0.1～0.6)FZ。

鏜刀采用較大的前角、后角和主偏角，以降低切削力和功率消耗，使切削輕快、減輕振動、減小摩擦、降低切削熱；大的負(fù)值刃傾角，刀尖位于主切削刃的最低點(diǎn)，故刀尖部分強(qiáng)度較好，比較耐沖擊和振動，避免崩刃現(xiàn)象的發(fā)生，控制了切削流動的方向。在切削用量上采用低速（30～50r/min），小進(jìn)給(0.1～0.18mm/r)，可以使刀尖產(chǎn)生微量積削瘤，增大前角，保護(hù)了刀尖，使切削更加輕快，保證工件得到較高的表面質(zhì)量。

4. 結(jié)語

改進(jìn)后的效果，提高了工作效率。鉆孔基本無鉆飄的現(xiàn)象發(fā)生，鉆孔時間比原來的縮短1/3。由于改進(jìn)了刀具角度，基本無振刀現(xiàn)象，表面粗糙度值有所下降，尺寸精度達(dá)到了要求。加工一個構(gòu)架牽引座時間，由原來的270min縮短為200min。

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