高效低成本精準的舵尾孔鏜孔方法

徐文濤 呂祎

摘 要：傳統(tǒng)的舵尾零件內孔加工是采用由專業(yè)刀具廠設計制造的專用反鏜刀，采用機械結構傳動，通過機床主軸正反轉來控制刀體內的撥叉來打開和關閉反鏜刀刀夾，經由精加工后的支撐孔和支撐導套的精密配合，鏜刀反轉鏜削完成舵尾孔的精加工。但是由于支撐導套和支撐孔之間間隙變化，導致加工舵尾孔的尺寸精度穩(wěn)定性較差。我們針對保證內孔鏜削加工孔的精度穩(wěn)定性可靠性的問題，經過研究及技術創(chuàng)新，優(yōu)化鏜削方法，設計專用鏜刀，可以高效、低成本的完成該內孔的鏜削。

關鍵詞：鏜削工藝;專用鏜刀;鏜孔方法

引言

舵尾零件是游艇尾部控制行駛方向關鍵零件，采用專用隨形液壓夾具裝夾和專用反鏜刀精加工舵尾孔，舵尾孔的加工尺寸由于受支撐導套和支撐孔間隙大小影響，刀具鏜孔尺寸穩(wěn)定性較差，工件尺寸廢品率較高。重新設計專用鏜刀，結構簡單可靠，加工尺寸穩(wěn)定，工件尺寸合格率100%。

1舵尾零件簡介

1.1舵尾零件材料：高硅鋁XK360.2，化學成分：10.5～11.5% Si;0.55～0.70% Mg; 0.20～0.30%Mn;Fe的最大含量：1.3%;Cu的最大含量：0.15%;Zn的最大含量：0.10%; Ni的最大含量：0.15%。

1.2工件成品尺寸及加工精度保證措施

加工反鏜孔尺寸φ62+0.024? -0.001 mm、孔深度219.329mm、孔長度17.78m， 反鏜孔單邊加工余量為（φ62-φ54.458）/2=3.77mm。為了增加剛性，特設計鏜刀導套支撐孔尺寸φ38.5H7mm。見附圖1。

1.3工件年產量5000件，班產定額20件，加工節(jié)拍21.5分/件。

2. 舵尾孔的鏜削工藝方法創(chuàng)新

2.1加工總體方案

舵尾零件加工所用機床：高精度臥式加工中心，在一次裝夾中、一次定位，減少裝夾、定位誤差，高效、低成本，完成零件全部加工，是最佳加工方案。

2.2工件的定位、夾緊：

由于工件形狀奇特異常，裝夾困難，采用隨型保壓夾具依據工件外形形狀，利用雙V形、1點角向定位，一點主夾緊，6點輔助支撐。其中保壓夾具壓力可達180kpa。見附圖2、3 。

2.3鏜削工藝

2.3.1工件材料為高硅鋁XK360.2合金，金屬元素多，且含量高。

2.3.2目前各刀具廠已有反鏜鏜刀，由于刀體結構尺寸和長度等原因無法完成該零件的內孔加工。鑒于這種情況，采用美國專業(yè)刀具公司開發(fā)、設計專用反鏜刀進行鏜加工。該反鏜刀是采用機械結構傳動，通過機床主軸正反轉來控制刀體內的撥叉來打開和關閉反鏜刀刀夾。

2.3.3上一序加工好導套支撐孔φ38.5H7mm，鏜刀刀夾關閉狀態(tài)下，通過導套支撐孔進入工件。采用導套支撐孔來支撐導套，控制刀夾深度，機床主軸反轉，打開刀夾，滑臺工進21mm，完成孔精加工。機床主軸正轉，關閉刀夾，鏜刀退出工件。由于精加工依靠導套支撐孔和支撐導套的精密配合完成。在反鏜孔加工過程中，由于導套支撐孔φ38.5H7mm加工實際尺寸變化，直接影響支撐導套和導套支撐孔之間間隙大小，加上支撐導套內孔和刀體之間的轉動間隙，從而影響反鏜孔的加工尺寸精度。因此，導致加工孔的尺寸精度穩(wěn)定性較差，加工后的產品會有約5%數量的工件，孔徑尺寸超差不合格，成為廢品和回用品。與此同時，該鏜刀更換刀片或調整刀具尺寸，都必須在刀具微調儀上進行，重新調整刀具尺寸。刀具加工使用參數：n=1500轉/ min，v=292米/min，F(xiàn)=100mm

2.4反鏜刀裝配簡圖

鏜刀結構簡圖見附圖4，鏜刀照片圖見附圖5。

2.5新反鏜刀設計

2.5.1鑒于工件的加工尺寸精度穩(wěn)定性較差，工件廢廢品和回用品數量占產品總量約5%，公司無法接受這樣結果。

2.5.2通過對工件具體形狀、結構分析研究，發(fā)現(xiàn)支撐孔φ38.5H7mm側面有（47.8-38.5）=9.3mm長的缺口，孔和缺口總寬（38.5/2+9.3）×2= 57.1mm， 加工舵尾孔尺寸φ62mm，相差 4.9mm，可以利用該缺口，刀體只要偏心5mm，刀具就可以進入工件中，實現(xiàn)反鏜加工。新設計的反鏜刀體，設計成偏心結構，通過計算和圖形比較確定新的反鏜刀設計圖紙。采用微調刀夾，方便刀具尺寸調節(jié)，刀體偏心5mm，利用工件上缺口，機床主軸和工件中心偏移5mm反鏜刀刀體進入工件，確定放入深度，機床主軸移動到工件中心，主軸反轉，完成舵尾孔精加工加工。主軸再移動到刀具進入工件初始位置，主軸退回。整個刀具處于剛性狀態(tài)，加工過程簡單高效，加工孔尺寸精度穩(wěn)定，加工工件孔的尺寸全部合格。微調單元刀夾尺寸調節(jié)方便簡單，可以直接在機床主軸上完成刀具尺寸調整。此刀具由國內刀具廠制作完成。采用PCD刀片，進行反鏜精加工。工件孔圓度：0.01、粗糙度：≤R1.6、尺寸穩(wěn)定性好、尺寸精度合格率100%。刀具加工使用參數;n=3500轉/ min，v=681米/min，F(xiàn)=450mm;提高加工效率3.5倍。新鏜刀設計圖見附圖6，新鏜刀照片圖見附圖7。

2.6兩種反鏜刀對比

3結論

舵尾孔加工鏜孔方法，充分研究工件結構，利用工件自身特點，設計反鏜刀。鏜刀結構簡單，刀具調整方便，刀體剛性好，加工效率高，加工工件尺寸穩(wěn)定性好，尺寸精度合格率100%。是一種高效低成本精準的舵尾孔鏜孔方法。因此，這是一種值得推廣的解決加工問題方法，通過研究加工工件結構，尋找適合的刀具結構，設計出合理簡結的加工刀具，保正加工工件尺寸穩(wěn)定性。

參考文獻：

[1]楊叔子. 機械加工工藝師手冊 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]王先逵. 機械制造工藝學 [M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2006.

作者簡介;

徐文濤（1965—），男，遼寧大連人，本科，工程師，主要研究方向為機械制造工藝、刀具。