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加工中心鏜孔加工防振技術(shù)

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【摘要】: 根據(jù)減速機(jī)箱體幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)原鏜孔工藝進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，設(shè)計(jì)了一種加工中心鏜孔加工防振技術(shù)，解決了長(zhǎng)徑比在 5 倍左右徑時(shí)鏜孔振刀問題，提升了加工效率與精度，并給出了相應(yīng)數(shù)據(jù)。

材料牌號(hào)為 HT200 的減速機(jī)箱體，經(jīng)模型鑄造，去應(yīng)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(zhǎng)徑比在 5 倍左右時(shí)，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(yīng)力退火后正常加工，在模型鑄造時(shí)，軸承孔應(yīng)適當(dāng)留余量。如金屬模型鑄造的減速機(jī)箱體，為避免鑄造誤差使工件尺寸超差，圖樣要求 φ 62H7、長(zhǎng)度 315mm

的軸承孔，一般留直徑余量 2~4mm。鏜削時(shí)存在以下困難 :

（1）粗鏜時(shí)，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(jì)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(jìn)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(cè)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(dòng)越強(qiáng)烈，勉強(qiáng)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(duì)精鏜的影響，先用防振刀進(jìn)行加工，保證表面質(zhì)量，再進(jìn)行精鏜測(cè)試。精鏜時(shí)，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(jì)算得出單刃切削所產(chǎn)生的切削扭矩如表 4 所示。

經(jīng)測(cè)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(yuǎn)遠(yuǎn)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(zhǎng)徑比在 5 倍徑左右時(shí)，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(jià)格一般在 4~6 萬元。

2.改進(jìn)后的鏜孔加工技術(shù)

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(jī)床、工件裝夾系統(tǒng)的固有預(yù)緊扭矩，從而產(chǎn)生振動(dòng)。因此當(dāng)減小切削扭矩時(shí)，則遠(yuǎn)離了機(jī)床、工件裝夾系統(tǒng)的固有預(yù)

緊扭矩，避免了振動(dòng)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(jìn)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(dāng)提高線速度，減小進(jìn)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(cè)試，非防振刀粗鏜，無振刀現(xiàn)象出現(xiàn)，余量預(yù)留均勻。但需注意的是，線速度的提升，應(yīng)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(shù)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(jìn)口 Sandvik、KENNA、SECO、Iscar 等公司的刀片。

（3）減小切深。從以上表格的計(jì)算數(shù)據(jù)看，不同切深對(duì)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(shí)，切深優(yōu)化為 0.14mm，線速度優(yōu)化為 155m/min，進(jìn)給量?jī)?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(jìn)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(cè)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(yàn)記錄和生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)來看，已穩(wěn)定加工 503件箱體，滿足批量生產(chǎn)要求。

3.結(jié)語

鏜孔技術(shù)是當(dāng)前自動(dòng)化生產(chǎn)的重要工序之一，結(jié)合數(shù)控機(jī)床應(yīng)用，合理選擇刀片、切削參數(shù)，充分發(fā)揮刀具本身的價(jià)值，給企業(yè)帶來更多的利潤空間的同時(shí)，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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