利用帶狀切屑加工深孔內(nèi)腔平底

北方華安工業(yè)集團公司 (黑龍江齊齊哈爾 161006)信連志

本文就深孔內(nèi)腔平底工序加工中，深孔刀桿直徑與排屑之間的矛盾，進行認真研究和分析，結(jié)合工藝特點及現(xiàn)有工藝裝備條件，在原有刀具的基礎(chǔ)上進行改進，利用長條可控帶狀切屑，有效地解決并提高了彈體內(nèi)腔平底工序加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

1.內(nèi)腔平底工序工藝及破損主要問題分析

(1)工藝分析:某產(chǎn)品內(nèi)腔平底工序加工，長徑比＞5，屬于深孔切削加工。為避免熱處理變形，內(nèi)腔平底加工余量(雙邊)留10 mm。內(nèi)腔平底加工裝備結(jié)構(gòu)特點是:將CW6163A 臥式車床小滑板和刀臺卸下，更換成一體固定刀臺安裝刀桿(見圖1)，前端方孔安裝使用焊接刀。一體刀臺安裝穩(wěn)固，為減少切削時的振動，刀桿前方安裝固定套，彈體內(nèi)腔直徑為90 mm，刀桿直徑80 mm。同時也解決了刀體過長，無法在刀臺安裝的問題。

圖1 固定刀臺

(2)刀具破損分析:原加工過程為水質(zhì)切削液冷卻車削，使用YT5 硬質(zhì)合金焊接整體刀具，產(chǎn)生弧形切屑，主要以切削液將切屑沖出。刀具破損的主要原因是由于刀具前方定位套、刀體與彈體內(nèi)腔間隙過小，使切屑無法排出，造成切屑與刀具產(chǎn)生沖擊，這種機械沖擊造成的應(yīng)力超過了刀具材料許可的強度，引起崩刃、剝落或碎斷。刀具使用中基本無正常磨損，由于彈體加工過程中經(jīng)常發(fā)生非正常磨損，硬質(zhì)合金與彈體發(fā)生鑲嵌無法修復(fù)。且需多次走刀，加工時間較長，因此影響了產(chǎn)品的批量生產(chǎn)。

2.刀具的應(yīng)用及改進

(1)經(jīng)過對工藝條件的綜合分析，決定更換刀具材料種類，使用YT15 硬質(zhì)合金焊接刀具代替現(xiàn)在的刀具材料。YT15 硬質(zhì)合金抗彎強度σ=1.37 GPa，硬度≥89.5 HRA，是鎢鈷鈦合金中強度最高的，抗沖擊和抗振動性能最好的刀具材料。

(2)根據(jù)前期加工中所得的一些經(jīng)驗，發(fā)現(xiàn)發(fā)生非正常磨損的主要因素是排屑問題。決定采用帶狀切屑解決其問題，又通過改變刀具各部分參數(shù)使帶狀切屑在刀桿上實現(xiàn)蛇形纏繞，達到利用彈體內(nèi)腔后部刀桿與彈體之間較長的空間儲存帶狀切屑，實現(xiàn)正常切削。在實際生產(chǎn)中使刀具達到正常磨損，且提高了加工質(zhì)量，提高了效率。刀具參數(shù)如圖2所示。

圖2

(3)加工過程:刀具切削彈體內(nèi)腔時，切屑沿前刀面流過，在后刀面R10 mm 圓角作用下，切屑發(fā)生卷曲，在各部刀具角度參數(shù)的影響下，切屑向后部旋轉(zhuǎn)排出。當(dāng)軸向8 mm 加工余量完成時，切屑全部纏繞在800 mm 余長的刀桿上，加工結(jié)束后只需用專用工具清除即可。切屑與彈體內(nèi)腔不發(fā)生擠壓碰撞，加工穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量較好。刀具參數(shù)及切削用量見附表。實際加工如圖3 所示。

刀具參數(shù)及切削用量

圖3

3.改進后刀具的特點

改進后刀具在內(nèi)腔平底工序加工中有以下特點:

(1)提高刀具使用壽命。通過改進刀具參數(shù)，很好地解決刀具、彈體內(nèi)腔與切屑3 者之間的矛盾，避免切屑與彈體內(nèi)腔擠壓碰撞產(chǎn)生的刀具破損，提高刀具使用壽命。在切削量相同的情況下，可提高刀具使用壽命5 倍以上。

(2)有利于切屑排出。內(nèi)腔加工屬于深孔加工，深孔加工排屑是主要問題，通過改進刀具參數(shù)，有利于切屑正常排出，并由于減少切削液的使用，有利于環(huán)境保護，對5S 管理極為有利且節(jié)約生產(chǎn)成本。

(3)提高加工效率及良品率。通過改進刀具參數(shù)，在切削過程中減少更換刀具次數(shù)及對刀時間，有效縮短輔助時間2/3 以上。由于減少扎刀、打刀所帶來的廢品及修品，大大提高產(chǎn)品質(zhì)量，使良品率及班產(chǎn)都提高在5%以上。

(4)保證切削精度及表面質(zhì)量。通過改進刀具參數(shù)，合理優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)和幾何參數(shù)，使刀具有良好的綜合切削性能，切削質(zhì)量穩(wěn)定可靠。刀具切削時無振動現(xiàn)象，有效提高內(nèi)腔加工精度及表面質(zhì)量。

4.結(jié)語

經(jīng)刃磨后產(chǎn)生帶狀切屑的刀具，在對內(nèi)腔平底工序加工中顯現(xiàn)出較理想的加工狀態(tài)，解決了本工序加工中的難題。顯現(xiàn)出具有較高的壽命，加工精度高，切削質(zhì)量穩(wěn)定，切削效率高，達到提高產(chǎn)品合格率，減少生產(chǎn)時間，增加經(jīng)濟效益的目的。