加工灰鑄鐵深孔件刀具的改進
2013-5-5 來源：齊齊哈爾二機床 作者：李新 王曉東
我公司是生產金切機床的傳統企業，在以往加工立式車床的灰鑄鐵升降箱體傳動孔系時，所消耗的機加工工時約為16h，同時加工質量很難保證，已成為制約生產的瓶頸。
加工同樣切削量的其他工件所需要的機加工工時為3～4h，如果找到合理的方法，工件加工時間可以大幅減少。加工灰鑄鐵一般采用YG8硬質合金刀具，但因為本工件孔系尺寸較深，并且φ 95js7孔、φ 102j s7孔都是要求清根的臺階孔，傳統的加工方式只能采用斜方刀桿（見圖1）。而硬質合金刀具硬而脆，加工時容易產生崩刃現象，所以傳統的斜方刀具只能采用高速鋼類刀具。高速鋼類刀具的缺點主要表現在易磨損，特別是加工灰鑄鐵類深孔零件時，因產生高熱量不能及時排出去，加速了高速鋼刀具的刃部磨損。因此機床在加工零件時主軸轉速只能在80r/min以下，刀具進給量約為0.10mm/r，也就是工件切削量僅為8mm/min，加工效率非常低。
采用硬質合金類刀具受限的根本原因是，斜方刀桿截面積較小，剛性不足易產生刀體顫動，刀具刃部受力不穩導致崩刃。通過對刀塊的受力分析（見圖2），發現斜方刀桿上刀塊主要受與刀具進給方向相反的力，這個方向上的力我們可以分解為兩個力。一個是垂直于刀塊的力，一個是平行于刀塊的力。垂直于刀塊的力對刀具的定位沒有影響，而平行于刀塊的力是使刀塊顫動的主要原因。通過以上分析，決定將主要解決兩個問題：①解決刀具進給時顫動的問題。②進而將高速鋼刀具改為硬質合金刀具。
通過實踐經驗得出刀具與垂直于刀桿方向上的夾角α越小，刀具所受的平行于刀塊的力越小（見圖2），所以減小刀具與垂直于刀桿方向上的夾角。
第一次改進，使刀塊與刀桿的固定槽改為與前端面平行，也就是使刀塊與刀桿垂直方向的夾角變為0°，刀塊加工成L形， 插入刀桿孔之中并增加了兩個固定螺釘，保持刀具進給量0.10mm/r不變，加工零件時主軸轉速提高到180r/min，也就是工件切削量為18mm/min。加工效率有所提高但是由于刀具的受力作用產生刀塊的顫動，刀具穩定性還是不好。主要問題是主軸轉速超過180r/min后打刀的現象很顯著，造成平均生產時間遠遠沒有達到理想要求。
針對第一次刀具改進后效果不理想的情況，我們做了第二次改進方案。在第一次方案的基礎上在前端開口處保留了5mm的刀桿體不加工掉，其作用是限制刀具在加工零件過程中受切削力而造成左右顫動，進而增加刀具的穩定性（見圖3）。同時鏜刀塊加工成L形（見圖4）， 插入改進后刀桿孔之中。
經過改進的刀具在穩定性方面有了顯著提高。
這樣就使機床在加工過程中主軸轉速有了提高的保證，經過試驗得到：主軸轉速最大提高到200r/min，同時刀具進給量最大提高到0.26mm/r，即切削量為52mm/min，幾乎沒有打刀的現象出現，就是達到了穩定切削的極限值。此時切削量比改進前的8mm/min，提高了5.5倍。
對2010年9月以后加工升降箱體所用時間進行抽樣調查，平均加工時間為3.78h。與開始15.7h降低了75.92%的加工時間，改進取得顯著成功。
以上改進主要是改善刀具的安裝位置和形態，增加刀具的穩定性，減少切削時引起的顫動；從而達到了高速和大進給量地切削鑄鐵工件，同時刀具的崩刃現象基本消失，生產效率得到顯著提高。需要注意的是：主軸轉速200r/min，進給量0.26mm/r，即切削量為52mm/min時，是加工該零件的切削量極限；超過極限值刀具仍會出現崩刃的情況。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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