關(guān)于氣缸蓋挺柱孔加工的改進(jìn)

覃定吉，黃銘升，韋建鵬

（柳州五菱柳機(jī)動(dòng)力有限公司，廣西 柳州 545005）

機(jī)械制造工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的部門(mén)之一，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標(biāo)志著該地區(qū)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、技術(shù)水平、生活水準(zhǔn)和國(guó)際實(shí)力。近年來(lái)，隨著數(shù)控機(jī)床的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床刀具的種類(lèi)越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)越來(lái)越多樣化，但無(wú)論怎么樣改變，數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化的特點(diǎn)，在滿足質(zhì)量的要求下，以優(yōu)質(zhì)、高效、低能耗的刀具去完成零件加工，這樣才是合理地使用數(shù)控刀具進(jìn)行零件加工[1，2]。為了充分發(fā)揮高效率柔性線的作用，工藝人員對(duì)刀具提出了許多新的要求，如盡量考慮縮短零件加工時(shí)間提高生產(chǎn)效率，努力減少刀具使用量及庫(kù)存量，舊刀再利用等。在這個(gè)機(jī)械制造快速發(fā)展的時(shí)代，數(shù)控刀具也開(kāi)始多樣化和專(zhuān)用化，成形刀具在數(shù)控加工中應(yīng)用非常廣泛，其特點(diǎn)就是生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量穩(wěn)定，刀具使用壽命長(zhǎng)，而且更換也比較方便、快捷和簡(jiǎn)單，如何選擇刀具和運(yùn)用什么樣的加工步驟才能更有效提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率和降低成本變成了亟待解決的問(wèn)題。

1 加工工藝分析

1.1 零件分析

筆者所在的工廠加工的LJ469 氣缸蓋挺柱避讓半圓孔、挺柱孔及導(dǎo)管底孔工序存在加工時(shí)間長(zhǎng)、使用的刀具數(shù)量多、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)工藝分析發(fā)現(xiàn)：氣缸蓋毛坯鑄造時(shí)在挺柱處留有鑄造底孔，加工挺柱孔時(shí)加工余量過(guò)大（圖1），達(dá)到14 mm 左右；挺柱避讓半圓孔的孔口為半圓加工（圖2），加工余量7 mm 左右，所以氣缸蓋挺柱孔加工屬于難加工工序。

因?yàn)橥χ茏尠雸A孔為半圓孔并且加工余量過(guò)大，加工孔口時(shí)刀具處于單邊受力加工（圖2）。所以在粗鏜挺柱孔和擴(kuò)挺柱孔時(shí)就會(huì)產(chǎn)生機(jī)床震動(dòng)和刀具讓刀幅度較大，引起刀具磨損并降低刀具的壽命，也影響機(jī)床的加工精度。

1.2 刀具分析

挺柱避讓半圓孔、挺柱孔及導(dǎo)管底孔加工工序因?yàn)榧庸び嗔勘容^大，把Φ13 mm 的鑄造底孔加工成Φ27 mm 的挺柱孔，需要多把刀具加工，并且要很慢的進(jìn)給量來(lái)加工，加工效率很低。加工清單見(jiàn)表1?？杀? 知加工時(shí)間為1051 s。

表1 加工清單

加工時(shí)產(chǎn)生的機(jī)床震動(dòng)和刀具讓刀主要表現(xiàn)在粗加工，粗加工的步驟如下：

步驟一：用Φ22 mm 爆力鉆粗加工16 個(gè)挺柱孔及挺柱避讓半圓孔至鉆通。

步驟二：用Φ26.7 mm 鉆鉸刀擴(kuò)16 個(gè)挺柱孔及挺柱避讓半圓孔至鉆通。

其缺點(diǎn)：刀片副切削刃與軸線的夾角為零度，副切削刃與工件接觸大，主切削刃不夠鋒利時(shí)，副切削刃受力變大；孔口為半圓，加工時(shí)引起機(jī)床及刀具震動(dòng)大，同時(shí)也造成讓刀量增大（圖2、3）。

圖2 加工挺柱避讓半圓孔

步驟三：用Φ9.5 mm 鉆頭鉆16 個(gè)導(dǎo)管底孔至鉆通。

步驟四：用Φ27.25 mm 鏜刀鏜8 個(gè)進(jìn)氣側(cè)挺柱避讓半圓孔，加工深度到94.12 mm 距離和鏜8 個(gè)排氣側(cè)挺柱避讓半圓孔，加工深度到95.1 2mm 距離。

步驟五：用Φ27 mm 鏜刀精鏜16 挺柱孔至鏜通。

挺柱孔和導(dǎo)管底孔的整個(gè)加工過(guò)程分成5 個(gè)加工步驟，這樣的加工工藝刀具成本高、生產(chǎn)節(jié)拍長(zhǎng)、粗加工產(chǎn)生的震動(dòng)影響到機(jī)床精度和刀具壽命，增加工廠生產(chǎn)成本還沒(méi)有效率。

圖3 加工挺柱避讓半圓和及挺柱孔

2 問(wèn)題解決方案

針對(duì)上述問(wèn)題，在沒(méi)有辦法改變毛坯本身的情況下，通過(guò)新選擇刀具和優(yōu)化加工步驟來(lái)解決加工時(shí)出現(xiàn)的讓刀、震刀和加工效率低的問(wèn)題。選擇的刀具有：一把刃口帶有0.05 ～ 0.08 背錐的六刃銑刀，一把成型刀具和精鏜刀。優(yōu)化后加工步驟清單見(jiàn)表2。

表2 優(yōu)化后加工清單

由表2 可知優(yōu)化后整套加工工藝減少了2 個(gè)加工步驟，同時(shí)也減少了2 把刀具，加工時(shí)間也由原來(lái)的1051s/件優(yōu)化到600s/件，優(yōu)化后縮短了451 s，大大提高加工效率。

優(yōu)化后加工步驟一：用Φ27.25 mm 銑刀銑8 個(gè)進(jìn)氣側(cè)挺柱避讓半圓孔，加工深度到94.12 mm 距離和銑8 個(gè)排氣側(cè)挺柱避讓半圓孔，加工深度到95.12 mm 距離（圖4）。

圖4 加工挺柱避讓半圓孔

優(yōu)點(diǎn)：（1）背錐，加工時(shí)副切削刃接觸極小，徑向受力小，加工時(shí)機(jī)床振動(dòng)小，刀具讓刀也??；（2）舊刀具改磨成型，刀具成本低。

優(yōu)化后加工步驟二：用成形刀擴(kuò)16 個(gè)挺柱孔及鉆16 個(gè)導(dǎo)管底孔（圖5）。

優(yōu)點(diǎn)：（1）銑挺柱避讓半圓孔部分時(shí)刀具副切削刃已經(jīng)避空，不存在單邊受力切削，所以刀具讓刀極小，從而提高了加工精度；（2）減少刀具數(shù)量，有利于降低刀具成本；

優(yōu)化后加工步驟三：用Φ27 mm 鏜刀精鏜16 挺柱孔至鏜通（步驟三不做任何優(yōu)化）。

3 實(shí)施效果

通過(guò)這次優(yōu)化后，很好地保證了加工質(zhì)量，加工效率得到很大的提高，延長(zhǎng)了刀具的壽命和舊刀的使用率。如果每月按產(chǎn)生2000 件來(lái)計(jì)算，優(yōu)化后節(jié)省加工 時(shí) 間 為：2000 件/月 × 451s/件 = 902000s/月 =250.56h/月；提高生產(chǎn)能力：902000s/月÷ 600s/件=1503（件/月），由原來(lái)2000 件/月可提高到3503 件/月，大大地提高了生產(chǎn)效率；優(yōu)化后降低成本為：每把暴力鉆刀桿約可以使用一年，暴力鉆刀柄約3500 元/把，刀片使用量為20 片/月，價(jià)格約50 元/片，Φ9.5 mm的硬質(zhì)合金麻花鉆頭的使用量為3 把/月，價(jià)格約300元/把；一把數(shù)控鏜刀柄約可以用一年，價(jià)格約3500元/把，鏜刀片使用量為40 片/月，價(jià)格約50 元/片；增加的成型刀使用量為2 把/月，價(jià)格約1400 元/把。以上三把刀具省去后，那么一年就可以為企業(yè)節(jié)約3500 元/把+(12 月×20 片/月×5050 元/片) +(12 月×3把/月×300 元/把) +3500 元/把+ (12 月×40 片/月×50元/片)-（12 月×2 把/月×1400 元/把）=20200 元。所以在不改變大方向的前提下，只是把加工工藝做了優(yōu)化就能為企業(yè)產(chǎn)生非常大的效益，這樣對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)是可觀的也是收獲頗豐的，也非常符合我們企業(yè)“降本增效”的經(jīng)營(yíng)方針，大大降低了刀具的成本，提高了生產(chǎn)效率和刀具的使用率！

4 結(jié)語(yǔ)

雖然近年來(lái)我國(guó)刀具工業(yè)有了很大進(jìn)步，切削技術(shù)迅速發(fā)展，但與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有很大差距。國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)引進(jìn)了幾條具有國(guó)際水平的生產(chǎn)線，但所用刀具的國(guó)內(nèi)供給量只能達(dá)到20%的低水平。為改變這種狀況，我國(guó)刀具行業(yè)需要加速進(jìn)口刀具國(guó)產(chǎn)化的步伐，必須更新經(jīng)營(yíng)理念，從主要向用戶“賣(mài)刀具”轉(zhuǎn)到為用戶“提供成套切削技術(shù)，解決具體加工問(wèn)題”的經(jīng)營(yíng)方向上來(lái)。用戶可充分利用刀具在提高效率、降低成本方面實(shí)現(xiàn)最大程度的資源(如切削數(shù)據(jù)庫(kù))共享，提高刀具產(chǎn)品使用水平，加快刀具產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化步伐；另一方面還需結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，系統(tǒng)地推廣使用各種先進(jìn)刀具和先進(jìn)切削技術(shù)[3]。我相信，通過(guò)正確的政策引導(dǎo)和企業(yè)的有序競(jìng)爭(zhēng)，完全有可能使我國(guó)的切削加工與刀具技術(shù)趕上國(guó)外先進(jìn)水平，并做到有所發(fā)展與創(chuàng)新。誠(chéng)然數(shù)控銑刀的種類(lèi)多種多樣，隨著數(shù)控行業(yè)的日益發(fā)展，數(shù)控刀具的類(lèi)型和應(yīng)用也必將發(fā)生變化，我們?nèi)砸^續(xù)對(duì)其動(dòng)態(tài)進(jìn)行關(guān)注和研究，從中學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)新的知識(shí)，這是很有現(xiàn)實(shí)意義的。