缸体、缸盖加工生产线中,怎样选择刀具。
组合机床的主轴箱是根据工艺编制的本工序加工内容来设计的,般采用多主轴多刀分别加工的形式,不同孔径的加工孔可以设计在个主轴箱里,如MR479Q缸体生产线OP130工序精镗φ52?mm主轴承孔精铰后油封盖2φ6?mm定位孔和精铰变速器2φ10?mm定位孔,动力箱通过主轴箱的多层的齿轮传动,达到主轴获得各自不同的转速和各轴合理的但不同的切削速度V,满足工艺编制的要求。根据组合机床进给终端时各主轴刀具的相对位置图,调节刀具接杆的位置,然后固定刀具压紧螺钉(刀具柄部外锥面与接杆内锥面保持致),达到图样的不同要素不同走刀进深尺寸要求。满足组合机床的液压(机械)滑台统进给和统退回的高效特性。加工中心机床属于单主轴机床,通过机械手快速换刀完成钻孔铰孔和攻螺纹等,而且可以安排在个工序内,分多个工步完成,加工内容虽不受限制,但完成加工内容的多少受整个生产线节拍和该机床刀库容量的制约。 加工中心的机床工件夹具,因为不设刀具导向,对于长径比大的孔的加工,是以工件本体孔导向的。例如精镗缸体主轴承孔,需先半精镗档缸体主轴承孔,单半精镗刀本机床刀库。般精镗缸体主轴承孔的镗刀采用半精镗刀精镗刀和导向条者组合的复合刀具。进给开始时,半精镗刀不参加档缸体主轴承孔的切削,般档主轴承孔只作为半精镗刀的定向孔,接着精镗刀加工,以此为导向,半精镗加工第档缸体主轴承孔,再精镗……直到完成。 与组合镗床相比,走刀距离长,加工效率低,远不如采用主轴承孔组合镗床的加工效率。刀具分通用刀具和专用刀具,生产线产量大,使用专用刀具居多。专用刀具分为单刀具和复合刀具,刀具根据图样和工艺相关要求,委托专用刀具厂进行设计。 设计时,供需双方针对加工工艺整条生产线的节拍刀具结构和切削余量的分配进行充分讨论。值得注意的是,专用刀具结构复杂批量小且成本高,不宜单件生产,应该用在大批量的缸体缸盖生产线上。比如粗镗缸盖气门16挺柱孔刀具,原结构为单刀具,整体结构,缸盖挺柱孔毛坯孔径为φ15?mm,粗镗到φ30.5?mm,单边余量达5?mm以上,切削负荷增加,试生产时,出现加工中心机床主轴闷车,切削温度上升,镗气门挺柱孔刀与缸盖加工孔粘接在起,常出现拉伤挺柱孔已加工的内表面的情况。 分析原因是次走刀切削余量过大,造成切削阻力大。如果分为粗镗和半精镗两个工步加工,又会增加节拍。所以,我们把单刀具更改为阶梯结构的复合刀具,将切削余量重新作了合理的分配,前端刀具粗镗单边余量达5?mm,后端刀具半精镗余量为5?mm,气门挺柱孔由于先粗镗后半精镗,切削负荷相对降低,加上切削余量分配合理,又改善了冷却液供应条件,散热好,加工质量稳定,不再出现机床主轴闷车现象。缸体缸盖结构较复杂,按工步先后加工顺序,往往将关联要素的多个工步复合成把专用刀具,在工件次定位夹紧状态下,次走刀完成多个关联要素的加工,以保证它们的位置精度和工序节拍。 例如OP50缸盖加工精镗气门座圈安装孔和气门导管安装孔,两个工步设计成把复合刀具(见图2),原因是工艺规定气门导管安装孔和气门座圈安装孔有较高的位置度要求。采用复合刀具既能保证同轴度,又能提高效率。复合刀具也为后序精加工导管内孔φ6?mm和座圈90°密封面提供了工艺保证,满足图样气门座圈90°密封面对导管内孔φ6?mm中心线的径向跳动φ0.03?mm的要求。另方面,如果两个工步分开单独加工,必然影响本工序的节拍,而且,加工精度下降,也难以保证气门座圈安装和气门导管安装的同轴度。 缸体加工生产线初验收时,加工缸体侧面机油滤清器φ70?mm安装面叶片零件加工采用的是直径φ60?mm焊接结构立铣刀(见图3),存在3个问题铣削速度低,机油滤清器安装面粗糙度平面度达不到要求;刀具φ60?mm的投影面积小于机油滤清器φ70?mm安装面,需多次走刀,走刀长;焊接结构立铣刀,其中个刀齿损坏,刀具整个报废,更换刀具费时费力。后来采用瓦尔特机夹立铣刀,铣刀直径也由φ60?mm改为φ110?mm,铣刀直径的增大提高了铣削速度,可次走刀完成平面铣削,由焊接结构改成锲块和螺钉机夹结构,刀片也改成4边可转位,更换刀片省时省力,延长了刀具寿命,从而机油滤清器安装面粗糙度和平面度超过了图样要求。工件材料决定刀具材料。 缸盖材料为铝合金,塑性较好,但切削时切屑易粘附在刀具上形成切屑瘤,使加工表面质量恶化,刀具材料般选择切削性能好对切屑粘附性小的金刚石(PCD);缸体材料为合金铸铁,脆性大,但切削时刀具易崩口,刀具材料般选择切削性能好抗脆性的立方氮化硼(CBN)。焊接刀具原则上用在加工直径小的刀具刀体和刀片材质不同的场合,例如缸盖精镗气门座圈安装孔和气门导管安装孔的复合刀具,由于刀体结构限制,不适合或无法采用机械夹紧的方式,只能采用焊接结构。如小直径φ10?mmH7缸体的变速器壳体定位孔的机用铰刀,刀片与刀体也普遍采用焊接结构。 锲块机夹刀具广泛用于结构空间允许直径大的刀具,例如铣削缸体的前后面顶底面等大平面密齿铣刀,采用锲块机夹结构形式,特点为由于参与切削的刀片多,每个刀片的切削负荷大大减轻,刀片单个定制,具有合理的切削角度,每个刀片呈多边形,具有4~8个切削刃,刀片可以转位,重复机夹使用,免去了刃磨刀片的工时。由于铣刀的直径大切削速度高,铣出的平面粗糙度好平面度高。缸盖线加工φ6?mm导管孔,建线之初,采用国外品牌镗刀,由于孔小镗杆细刀片小悬臂长镗刀刚性差且易振动,加工的导管内孔表面常常出现环状振纹,粗糙度不合格。 后来我们针对镗杆细刀片小悬臂长和易振动的问题,从提高镗刀刚性入手,改用国产整体4刃螺旋齿硬质合金整体内冷铰刀(见图4零件加工五金精密),增加了螺旋刀齿与导管孔的接触长度,提高了刀具刚性和切削时的稳定性,内冷也改善了刀具的冷却液供应条件,φ6?mm导管孔的加工达到图样粗糙度要求,也延长了刀具寿命。
数控工件的表面处理方法取决于加工表面的技术要求。但应注意的是,这些技术要求不定是零件图中规定的要求,有时由于技术原因,它们可能高于零件图中的要求。例如,由于基准面不重合,增加了对某些数控零件表面的加工要求。
这样方面减少了由于装卡改变导致的生产辅助,同时也减少了工装卡具制造周期和等待,能够显着提高生产效率。装卡次数的减少避免了由于定位基准转化而导致的误差积累。同时,目前的车铣复合加工设备大都具有在线检测的功能,可以实现制造过程关键数据的在位检测和精度控制,从而提高产品的加工精度;高强度体化的床身设计,提高了对难切削材料的重力加工能力。
缸体、缸盖加工生产线中,怎样选择刀具。
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