鉆頭在鉸削加工中的應用

何立發

在轉向架生產中,轉向架制動部位多為銷孔連接,為保證它的耐磨性,需要進行表面淬火,而孔則需要鑲嵌磨套,孔套之間必須過盈配合。常見的孔尺寸Ф35、Ф42,孔表面光潔度Aa6.3μm,12(15)—Q235—A,在各車型轉向架制動部位的內、外側杠桿組成,連桿組成, 內、外側手制動杠桿組成上都有Ф35和一個Ф42的孔二個,孔的尺寸公差都一致,生產批量大且為流水式生產方式。利用標準鉸刀加工,由于鉸刀是耐用度較低的刀具,磨損后便報廢,無形中增加制造成本,且鉸孔的生產效率較低,為此我們開發了鉆頭應用于鉸孔中的新工藝。

一、刀具的磨削

正常鉆頭的頂角118゜(見圖1),鉆孔時橫刃起擠壓和刮削的作用,主切削刃起主要切削作用,如果鉆頭用作鉸刀,首先從刀具上要克服鉆頭由于橫刃長、定心差,主切削刃長、易塞屑, 棱邊無后角度使之磨損的缺點,同時還要使磨削后的鉆頭能達到產品要求的尺寸公差和光潔度要求。為此,我們從以下方面對鉆頭進行磨削:

1.修磨頂角

將鉆頭磨成雙頂角,頂角角度在60?～70?之間(見圖2)。由于鉆頭做鉸刀使用時,靠近鉆心的橫刃和主切削刃是不起切削作用的,利用刃磨的雙頂角形成鉸孔的主切削刃,這樣一方面減小鉆頭的軸向力,另一方面使鉆頭在鉸孔時增大定心,提高加工精度。

2.開分屑槽

在鉆頭的前方面開分屑槽(見圖3),這時在磨分屑槽時會磨掉鉆頭一部分后刃,這不要緊,而且,分屑槽與雙頂角形成鉸孔時的主切削刃,分屑槽與棱刃形成副切削刃。同時分屑槽可使鉸孔的鐵屑易于排出,又可使切削液較容易地注入切削部位,提高加工表面的光潔度。

在刀具刃磨前,需將砂輪修整好,砂輪轉動要平穩,不跳動。在磨雙頂角時,必須保持兩頂角面對抵,使鉆頭中心線和頂角平分線重合;在磨分屑槽時,要保持兩面主切削刃對稱,由于兩主切削刃一前一后,觀察中由于視察關系往往會覺得左刃低,要把鉆頭轉180?,使兩主切削刃交換位置,對比觀察,如發現誤差必須修磨對稱。如目測沒有把握,可用萬能角度尺核對。

二、切削參數的選擇

選擇高速鋼的鉆頭加工。這種鉸刀的加工方式,在鉸孔前的底孔留余量直徑2mm～3mm。以Ф35的孔加工為例,在鉸孔前對工件鉆的Ф32底孔,主軸轉速200r/min,進給量取0.4mm～0.5mm/r;換鉆頭磨削的鉸刀后,根據鉆頭鉸刀其刀具的加工潛力,同時我們也參考了Ф35鉆頭和鉸刀的切削參數,主軸轉速取80r/min,進給量取1.5mm/r;經過切削驗證,孔加工尺寸滿足設計要求,表面光潔度也達到了Aa6.3μm。由于在切削三要素中,切削速度v對刀具的耐用影響最大,其次是進給量f,影響最小的是切削深度Ap,在鉆加工中切削深度即是鉆頭的半徑,那就只能是在刀具強度允許條件下再盡量選取大的進給量,最后考慮調整切削速度,原則是設備和刀具允許情況下,選擇快的切削速度,以提高生產率。

三、與標準鉸刀鉸削加工切削時間的比較

1.標準鉸刀鉸削加工工藝

鉆底孔—擴孔—鉸孔。以Ф35的孔加工為例,先鉆孔Ф25,擴孔到Ф34.6(直徑留余量0.4),再鉸孔到尺寸公差要求。根據《機械加工工藝人員手冊》,鉆孔時轉速取200r/min,進給量取0.4mm/r,鉆頭需切削深度25mm(15板厚+刀具切入、切出長度),切削機動時間是:25/(200×0.4)=0.32min,200r/min;擴孔時轉速仍取200r/min,切削機動時間是25/(200×0.5)=0.25min;鉸孔時轉速取30mm/r,切削時間是:25/(30×2)=0.42min;這樣孔加工的機動時間共為:0.32+0.25+0.42=0.99min。

2.鉆頭式鉸刀加工工藝

鉆底孔—鉸孔,以Ф35孔加工為例,先鉆底孔,再鉸孔到尺寸公差要求。根據《機械加工工藝人員手冊》鉆孔時轉速200r/min,進給量取0.4mm/r,鉆頭需切削深度取25mm(15板厚+刀具切入、切出長度),切削機動時間是25/(200×0.4)=0.32min;鉸孔時轉速取80r/min,進給量取20mm/r,切削機動時間是25/(80×2)=0.16min;這樣孔加工的機動時間共為:0.32+0.16=0.48min。

從嚴格意義說,由于用標準鉸刀加工增加了一步擴孔工藝,其輔助換刀時間也增加了一次。通過以上的計算可以看出,用鉆頭式鉸刀的加工效率提高了一倍多。

將鉆頭經特殊磨削后應用于鉸削加工,適用薄板件的加工(工件厚度以不超過25mm為宜)。它可成倍提高效率,同時鉆頭在磨損后可再刃磨,耐用度也大大提高,而且鉸刀的刃磨需要專業刃磨人員(鉸刀切削刃的刃磨需要磨床),而鉆頭式鉸頭只需要操作工人在普通磨刀砂輪上磨削即可,另一方面鉸刀的制造費用也高于鉆刀。因此,只要有適合的加工條件,這種用外鉆頭進行鉸削加工方式是值得推廣的。

(作者單位:廣東省工商技工學校)