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一種條形板件錐孔加工方法

2020-09-10 07:22晏紅衛(wèi)
內(nèi)燃機(jī)與配件 2020年18期

晏紅衛(wèi)

摘要:一種條形板1:10的錐孔與條形導(dǎo)軌配合,錐度配合有裝配簡(jiǎn)單,隨著軸向壓力的增大而越壓越緊,廣泛運(yùn)用在橋梁支座的條形組件的配合。在條形板件錐孔的加工過程中,因錐孔尺寸超差、錐面粗糙度不合格等原因造成產(chǎn)品一次交驗(yàn)合格率較低。且采用加工中心進(jìn)行粗、精加工的效率較低,成本居高不下。作者通過設(shè)計(jì)專用工裝在搖臂鉆床上利用鉸刀浮動(dòng)鉸削的加工方法,解決了條形板件錐孔尺寸與粗糙度的加工難題。使得該工序效率提高了41%,加工成本降低了32%。

關(guān)鍵詞:條形板件;錐孔;浮動(dòng)磨削;鉸刀

0? 引言

條形板件的四個(gè)為1:10的錐孔與條形導(dǎo)軌配合,以此為組件裝配到支座上。條形板件錐孔大端尺寸為Φ38■■mm,(圖1)錐度要求1:10~1:10.2,四個(gè)錐孔軸心線平行度要求為0.1mm,與端面的垂直度要求為0.1mm。條形板件采用42CrMo材料,熱處理后的硬度為270-330HB。

1? 加工方法分析

由于普通加工中心刀桿只能回轉(zhuǎn)與縱向進(jìn)給,不能完成橫向進(jìn)給,因此在加工中心上不能完成錐孔的鏜加工。分別利用工裝在普通鏜床上鏜錐孔[1]、設(shè)計(jì)專用的鉸刀進(jìn)行高精度錐孔加工[2]、采用單刃錐度鉸刀[3]、在普通車床上車、鉸錐孔[4]。同樣還可以采用仿形車床加工,數(shù)控車床上加工,普通車床上擺角度加工,在普通車床上車、鉸錐孔[4]。對(duì)于位置度要求不高錐孔加工方法還可以采用麻花鉆按小頭直徑鉆出圓柱孔,然后再用圓錐鉸刀鉸孔。對(duì)于尺寸較大和較深的孔,可以先鉆出階梯孔,然后再用錐鉸刀鉸削。上述加工方式加工,都是錐孔加工的常規(guī)方法。針對(duì)該型號(hào)條形板件的錐孔加工,上述方法無法保證錐孔的位置精度。在鏜床或車床上加工,該型號(hào)條形板件錐孔孔徑較小,需使用的車刀、鏜刀桿直徑較小,刀桿剛性不足,容易產(chǎn)生加工振動(dòng),產(chǎn)生加工振紋,造成內(nèi)孔粗糙度、錐度誤差都達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。

目前條形組件的條形板件錐孔基本上采用兩種加工方法。一是采用加工中心數(shù)控粗、精銑錐孔。二是采用粗銑錐孔,錐孔磨床上對(duì)條形板件進(jìn)行配重磨削內(nèi)孔。

2? 存在的問題

條形板件錐孔采用加工中心粗、精銑錐孔,加工精度取決于加工中心的X、Y軸的聯(lián)動(dòng)耦合精度,耦合精度不好,加工錐孔會(huì)產(chǎn)生橢圓,影響錐孔著色率。刀具磨損的隨機(jī)誤差度影響產(chǎn)品孔徑的精度。另外加工中心加工還是存在加工工時(shí)成本高,加工精度、表面粗糙度合格率低。錐孔不合格的項(xiàng)點(diǎn)有大徑尺寸超差、錐度超差、表面粗糙度不合格、著色率不合格。

采用錐孔磨床加工錐孔可以很好地滿足錐孔的表面粗糙度,顯著提高錐孔的著色率,但是由于條形板件為異形非回轉(zhuǎn)體,磨錐孔需要制作專用工裝,且安裝需要對(duì)不同型號(hào)的產(chǎn)品進(jìn)行配重。錐孔磨床為非通用型設(shè)備,處理錐孔磨削在系統(tǒng)產(chǎn)品的加工過程中的設(shè)備利用率非常低。該方法的綜合成本較高,性價(jià)比低。

3? 解決的方法

3.1 加工方法的確定

根據(jù)條形板件現(xiàn)有加工方法與產(chǎn)品交驗(yàn)數(shù)據(jù)來看,銑錐孔無論是從加工成本控制與質(zhì)量保證上均不能滿足要求。結(jié)合其他產(chǎn)品的錐孔加工的經(jīng)驗(yàn),粗銑錐孔后再采用手工鉸刀加工方法存在錐孔橢圓,軸線垂直度不易保證等問題,而且效率非常低。為了解決上述問題,必須要讓鉸刀在穩(wěn)定的下壓力的情況下能獲得勻速的旋轉(zhuǎn)。鉸刀加工過程中不能受到?jīng)_擊,鉸刀的軸心不能受到設(shè)備主軸的影響。

為此作者在經(jīng)過多次試驗(yàn)后決定采用新的加工工藝方法來解決條形板件錐孔加工難題。首先采用搖臂鉆床進(jìn)行底孔鉆孔,然后進(jìn)行數(shù)控加工中心粗銑錐孔,最后通過工裝在車間現(xiàn)有的設(shè)備上進(jìn)行機(jī)械式鉸孔操作。

3.2 刀具選擇

鉸刀具有一個(gè)或多個(gè)刀齒、用以切除已加工孔表面薄層金屬的旋轉(zhuǎn)刀具,具有直刃或螺旋刃的旋轉(zhuǎn)精加工刀具,用于擴(kuò)孔或修孔。因切削量小其加工精度要求通常高于鉆頭??梢允謩?dòng)操作或者安裝在鉆床上工作。根據(jù)條形板件的材質(zhì)與錐孔尺寸,選用8刃高速鋼材質(zhì)的鉸刀。

3.3 工裝設(shè)計(jì)與制作

由于條形板件錐孔除了錐度以外要求大徑尺寸、孔距、軸線與大孔軸線的平行度以及與端面的垂直度均滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。同時(shí)還必須滿足錐孔表面粗糙度滿足設(shè)計(jì)要求。因此鉸刀在錐孔鉸加工過程中必須實(shí)現(xiàn)機(jī)械施加動(dòng)力且需要連續(xù)動(dòng)作。若在設(shè)備回轉(zhuǎn)主軸上直接安裝鉸刀,容易產(chǎn)生軸線定位偏差、錐孔軸線行為公差不易保證、加工過程振刀等問題。要解決以上問題需要設(shè)計(jì)專用工裝,在設(shè)備上采用浮動(dòng)鉸加工的方法。

工裝主要包括以下幾個(gè)功能:加工定位,軸向進(jìn)給定位,浮動(dòng)連接機(jī)構(gòu)(圖2)。為加工定位工裝,保證條形板件端面與主軸的垂直度,在大孔上打壓板固定。采用銷軸預(yù)定位頂尖位置然后鎖死主軸的偏轉(zhuǎn)。軸向進(jìn)給定位工裝,限制主軸軸向進(jìn)給深度,確保錐孔大徑尺寸。浮動(dòng)連接機(jī)構(gòu)水平桿套裝在鉸刀桿上,浮動(dòng)撥叉套裝在頂尖桿上。鉸加工時(shí),利用頂尖下壓,旋轉(zhuǎn)的同時(shí)由撥叉浮動(dòng)連接鉸刀柄上的水平套桿,傳遞回轉(zhuǎn)鉸削動(dòng)力。

3.4 設(shè)備選用與工藝參數(shù)及量、檢具

鉸加工設(shè)備選用Z3050×16/1搖臂鉆床。主軸轉(zhuǎn)速為25轉(zhuǎn)/分鐘,垂直方向粗鉸留2mm加工余量,精鉸余量為0.5mm。軸向進(jìn)給力由操作者手動(dòng)控制,加工過程需要加注冷卻液。

采用專用的錐孔通止塞規(guī)檢驗(yàn)錐孔的大徑尺寸與錐度。通過錐孔通止塞規(guī)確定粗精加工鉸削進(jìn)刀量,并通過首件產(chǎn)品定好粗精鉸孔的設(shè)備的軸向進(jìn)給限位位置。

3.5 浮動(dòng)鉸錐孔的加工方法與過程

3.5.1 加工準(zhǔn)備

固定加工平臺(tái),條形板件端面在平臺(tái)上擺正,錐孔小徑朝下,錐孔中心讓空。大孔位置采用螺栓加壓板緊固。準(zhǔn)備好鉸刀與工裝的裝配,軸向進(jìn)給定位工裝與錐孔通止規(guī)。

3.5.2 中心定位

用帶中心孔的錐銷裝在粗銑后的錐孔中,將搖臂鉆床的頂尖壓在錐銷的中心孔處。鎖定搖臂鉆床的懸臂的旋轉(zhuǎn)自由度,升起頂尖,取出中心定位的錐銷。

3.5.3 軸向進(jìn)給量定位

將兩件軸向進(jìn)給定位工裝分別套入粗、精加工的鉸刀中,鉸刀插入待加工錐孔中。搖臂鉆床的頂尖對(duì)準(zhǔn)鉸刀柄中心孔并下壓,然后鎖定搖臂鉆床軸向止擋。升起搖臂鉆頂尖,取出軸向進(jìn)給量定位工裝,定位完畢。

3.5.4 粗鉸

為了在保證錐孔表面質(zhì)量的情況下控制刀具的成本與加工效率,采取粗、精鉸的分步加工方法。粗鉸加工的余量控制在軸向進(jìn)給2 mm左右,此時(shí)可根據(jù)表面情況適當(dāng)加大頂尖下壓力度。加工過程中注意要添加冷卻液,便于刀具的冷卻,切屑的快速排出。啟動(dòng)搖臂鉆床,頂尖上安裝的撥叉隨主軸旋轉(zhuǎn),待撥叉旋轉(zhuǎn)靠近鉸刀柄上的橫向水平桿時(shí)實(shí)現(xiàn)浮動(dòng)連接。通過撥叉與水平桿的連接,搖臂鉆床將扭矩傳遞至鉸刀,實(shí)現(xiàn)鉸削加工。操作者手壓搖臂鉆床的頂尖,進(jìn)給至最低限位的位置時(shí),完成粗鉸加工。

3.5.5 檢測(cè)

采用錐孔通止規(guī)檢測(cè)粗鉸加工的余量。

3.5.6 精鉸

更換精加工鉸刀,安裝方法同步驟4,視錐孔表面質(zhì)量這時(shí)可適當(dāng)減小頂尖下壓力度。加注冷卻液,注意軸向進(jìn)給量。當(dāng)頂尖下壓至最低限位位置,精鉸加工完畢,推出搖臂鉆床頂尖,取出鉸刀。利用風(fēng)槍吹干凈錐孔內(nèi)部的切屑與冷卻液。

3.5.7 檢測(cè)

采用錐孔通止規(guī)檢測(cè)錐孔的最終尺寸,每件精鉸刀加工的第一件產(chǎn)品需要采用著色的方式檢測(cè)錐孔,驗(yàn)證鉸刀的錐度。

3.5.8 效果

經(jīng)過鉸刀、搖臂鉆床與工裝的加工方式,原條形板件錐孔存在的錐孔橢圓、表面粗糙度不合格、錐度不合格、大徑尺寸超差等問題得到了有效的解決。錐孔加工的一次交檢合格率由原來的96.09%提高至現(xiàn)在的99.86%。錐孔加工的工序時(shí)間由原來的55分鐘降低至32分鐘。工序效率提高了41%,工序成本降低32%。

4? 結(jié)論

采用專用工裝在搖臂鉆床上利用鉸刀浮動(dòng)鉸削的加工方法,解決了條形板件錐孔尺寸與粗糙度的加工難題。使得該工序效率提高了41%,加工成本降低了32%。該加工方式驗(yàn)證在搖臂鉆床上浮動(dòng)連接的鉸孔加工方式在條形板件錐孔的加工應(yīng)用是可行的。同時(shí)該浮動(dòng)鉸孔的方法同樣可以推廣應(yīng)用其他條形板件的小錐孔的加工方法中。提高普通鉆床的精鉸孔工作,提高該類型條形組件的加工產(chǎn)能。

參考文獻(xiàn):

[1]周同利.利用工裝在鏜床上鏜錐孔[J].機(jī)械制造,2008(1).

[2]王彩虹.高精度錐孔加工新方法[J].模具工業(yè),1998(5).

[3]郭彥龍.單刃錐度鉸刀在錐孔加工中的應(yīng)用[J].機(jī)械工人,2005(11).

[4]劉玉清.小型單缸柴油機(jī)飛輪錐孔加工方法的分析[J].加工技術(shù),1998(1).