先進刀具的選用及加工效率分析

李西望+梁艷輝+張超

摘 要：通過對淄博柴油機總公司在加工齒輪箱體、齒輪箱蓋特殊孔時的工藝分析，明確了選用先進刀具在提高加工效率、產品質量和節約加工成本等方面與國產刀具相比所體現出的優越性，它的使用可以大大降低加工成本。

關鍵詞：工藝分析；加工效率；切削參數；數據分析

中圖分類號：TH162+.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0009-02

隨著技術的進步，刀具朝著復合型、高速、高效率和耐磨性方向發展，贏得了生產廠家的青睞，一些先進刀具得到了廣泛的應用。在加工過程中，提高轉速、增加進給量，不僅大大提高了加工效率，還增加了刀具的耐磨性，延長了刀具的使用壽命，降低了加工成本。復合型刀具在減少成本的同時，縮短了換刀、調刀和對刀的輔助時間。先進刀具所體現的優越性符合公司目前提出“五升五降”中的降低加工成本、提高加工效率的方針目標。目前，公司加工齒輪箱體、箱蓋采用的是國產刀具，加工效率低、質量低。由于齒輪箱體、箱蓋孔系之間有著復雜的關系，孔之間的同軸度直接影響著齒輪的傳動性能和柴油機性能，所以，對箱蓋、箱體的機械加工工藝有著特別高的要求。然而刀具是保證孔之間的同軸度和加工精度的主要因素，所以刀具的選型至關重要。

1 加工的工藝分析

1.1 目前加工工藝分析

如圖1所示，加工箱蓋上的Φ98 J7和箱體上的Φ100 J7孔，箱蓋上的Φ70 J7和箱體上的Φ80 J7孔，要保證兩孔的同軸度。公司在箱蓋和箱體合蓋后，以H面為基準面，在立式加工中心上對Φ98 J7孔，Φ70 J7半精鏜、精鏜和孔口倒角進行加工，各需要3把刀具。加工箱體上的Φ100 J7、Φ80 J7孔時，由于箱蓋上的孔口小，箱體上的孔口大，在加工下端箱體上的孔時，刀頭穿過箱蓋上的孔時遇到阻礙，因此需要把箱蓋和齒箱體拆開。在拆開過程中，定位基準有變動，壓緊工件后需要重新找正來保證兩孔的同軸度，需要找正側面跳動心、內孔圓心，這個過程需花費10～20 min（根據操作者的技術水平）。再加上半精鏜、精鏜Φ100 J7、Φ80 J7孔和孔口倒角各需要3把刀，共需要12把刀，那就需要12次換刀、調刀和對刀。在換刀過程中，由于受設備精度和重復定位的影響，容易影響加工質量，造成加工效率低、加工質量低的狀況。

圖1 齒輪合體后的加工工序

1.2 先進刀具設計及工藝分析

加工箱蓋上的Φ98 J7孔，采用一把復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起，刀具如圖2所示。孔口倒角加工完成后，不用拆開箱體、箱蓋，采用一把加長刀桿且刀桿長度為225 mm（箱體和箱蓋合蓋后的尺寸為140 mm）的復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起加工Φ100 J7孔。由于Φ98 J7和Φ100 J7孔尺寸相差不大，所以不用設計成偏心刀桿，刀桿可以直接回到孔中心線上，刀具如圖3所示。加工Ф70 J7時，半精鏜、精鏜復合在一起。在加工Ф80 J7時，由于必須采用H面為基準面加工Ф80 J7孔，所以只能通過Ф70 J7來加工Ф80 J7孔。由于箱蓋的孔尺寸小，可設計一個偏心加長刀桿，刀桿長225 mm（保證刀桿的鋼性），不用拆開箱體和箱蓋，在穿過Ф70 J7時，刀桿發生一定位移，刀桿中心回到孔中心線上，有效保證了孔的同軸度，刀具如圖4所示。此過程共需要8把刀具，減少了換刀次數，且加工孔時只需要一次調刀，加工時間短，質量有保證。

圖2 加工Ф98 J7復合鏜刀 圖3 加工Ф100 J7復合鏜刀 圖4 加工Ф80復合鏜刀

2 加工效率分析

2.1 國產刀具加工的切削參數對比

具體如表1所示。

表1 國產刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精鏜 精鏜

需要二

次找正

10～20

min Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 180 r/min 320 r/min 主軸轉速 180 r/min 320 r/min

進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min 進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 55 m/min 98.47 m/min 切削速度 55 m/min 98.47 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra5 Ra2 加工質量 Ra5 Ra2

所用時間 1.3 min 1.1 min 所用時間 1.1 min 0.94 min

2.2 進口刀具加工切削參數對比

具體如表2所示。

表2 進口刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精 精鏜

不需要找正 Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 400 r/min 700 r/min 主軸轉速 400 r/min 700 r/min

進給量 0.20 mm/min 0.1mm 進給量 0.2 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min 切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra2 Ra1.0 加工質量 Ra2 Ra1.0

所用時間 0.44 min 0.5 min 所用時間 0.375 min 0.42 min

2.3 數據分析

通過表1、表2中數據分析可知，使用國產刀具在切削主軸轉速、進給量和切削速度上明顯比先進刀具落后，且普通刀具換刀、調刀和對刀次數多，二次找正輔助時間多。在實際加工過程中，刀具磨損快，作為大批量的生產用刀具其效率不高且加工成本高，每加工一件箱體、箱蓋需40 min左右。而使用先進刀具，總加工時間約為8 min/件，表面粗糙度可達Ra1.6以上，不僅提高了加工質量，也大大提高了加工效率。這樣能有效節約生產成本，緩解生產壓力，對齒輪箱加工有積極的作用。

3 結束語

分析齒輪箱機械加工工藝和先進刀具設計可知，其在節約生產成本、提高加工效率、提高加工質量等方面的優勢和在生產加工中的優勢，引起了企業對先進刀具的重視，并獲得了認可：先進刀具雖然購買成本高，但使用中有很好的經濟性，在提升產品性能、增加企業效益方面起著積極的推動作用。

參考文獻

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]王先逵.機械加工工藝手冊[M].第二版.北京：機械工業出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

Analysis of Selection and Machining Efficiency of Advanced Tool

Li Xiwang，Liang Yanhui，Zhang Chao

Abstract： Through the analysis process of Zibo diesel engine company in the processing of the gear box， gear box cover special hole， clear the superiority of the use of advanced cutting tool in improving the processing efficiency， product quality and saving processing cost compared with domestic tool manifests， it can greatly reduce processing cost.

摘 要：通過對淄博柴油機總公司在加工齒輪箱體、齒輪箱蓋特殊孔時的工藝分析，明確了選用先進刀具在提高加工效率、產品質量和節約加工成本等方面與國產刀具相比所體現出的優越性，它的使用可以大大降低加工成本。

關鍵詞：工藝分析；加工效率；切削參數；數據分析

中圖分類號：TH162+.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0009-02

隨著技術的進步，刀具朝著復合型、高速、高效率和耐磨性方向發展，贏得了生產廠家的青睞，一些先進刀具得到了廣泛的應用。在加工過程中，提高轉速、增加進給量，不僅大大提高了加工效率，還增加了刀具的耐磨性，延長了刀具的使用壽命，降低了加工成本。復合型刀具在減少成本的同時，縮短了換刀、調刀和對刀的輔助時間。先進刀具所體現的優越性符合公司目前提出“五升五降”中的降低加工成本、提高加工效率的方針目標。目前，公司加工齒輪箱體、箱蓋采用的是國產刀具，加工效率低、質量低。由于齒輪箱體、箱蓋孔系之間有著復雜的關系，孔之間的同軸度直接影響著齒輪的傳動性能和柴油機性能，所以，對箱蓋、箱體的機械加工工藝有著特別高的要求。然而刀具是保證孔之間的同軸度和加工精度的主要因素，所以刀具的選型至關重要。

1 加工的工藝分析

1.1 目前加工工藝分析

如圖1所示，加工箱蓋上的Φ98 J7和箱體上的Φ100 J7孔，箱蓋上的Φ70 J7和箱體上的Φ80 J7孔，要保證兩孔的同軸度。公司在箱蓋和箱體合蓋后，以H面為基準面，在立式加工中心上對Φ98 J7孔，Φ70 J7半精鏜、精鏜和孔口倒角進行加工，各需要3把刀具。加工箱體上的Φ100 J7、Φ80 J7孔時，由于箱蓋上的孔口小，箱體上的孔口大，在加工下端箱體上的孔時，刀頭穿過箱蓋上的孔時遇到阻礙，因此需要把箱蓋和齒箱體拆開。在拆開過程中，定位基準有變動，壓緊工件后需要重新找正來保證兩孔的同軸度，需要找正側面跳動心、內孔圓心，這個過程需花費10～20 min（根據操作者的技術水平）。再加上半精鏜、精鏜Φ100 J7、Φ80 J7孔和孔口倒角各需要3把刀，共需要12把刀，那就需要12次換刀、調刀和對刀。在換刀過程中，由于受設備精度和重復定位的影響，容易影響加工質量，造成加工效率低、加工質量低的狀況。

圖1 齒輪合體后的加工工序

1.2 先進刀具設計及工藝分析

加工箱蓋上的Φ98 J7孔，采用一把復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起，刀具如圖2所示。孔口倒角加工完成后，不用拆開箱體、箱蓋，采用一把加長刀桿且刀桿長度為225 mm（箱體和箱蓋合蓋后的尺寸為140 mm）的復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起加工Φ100 J7孔。由于Φ98 J7和Φ100 J7孔尺寸相差不大，所以不用設計成偏心刀桿，刀桿可以直接回到孔中心線上，刀具如圖3所示。加工Ф70 J7時，半精鏜、精鏜復合在一起。在加工Ф80 J7時，由于必須采用H面為基準面加工Ф80 J7孔，所以只能通過Ф70 J7來加工Ф80 J7孔。由于箱蓋的孔尺寸小，可設計一個偏心加長刀桿，刀桿長225 mm（保證刀桿的鋼性），不用拆開箱體和箱蓋，在穿過Ф70 J7時，刀桿發生一定位移，刀桿中心回到孔中心線上，有效保證了孔的同軸度，刀具如圖4所示。此過程共需要8把刀具，減少了換刀次數，且加工孔時只需要一次調刀，加工時間短，質量有保證。

圖2 加工Ф98 J7復合鏜刀 圖3 加工Ф100 J7復合鏜刀 圖4 加工Ф80復合鏜刀

2 加工效率分析

2.1 國產刀具加工的切削參數對比

具體如表1所示。

表1 國產刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精鏜 精鏜

需要二

次找正

10～20

min Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 180 r/min 320 r/min 主軸轉速 180 r/min 320 r/min

進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min 進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 55 m/min 98.47 m/min 切削速度 55 m/min 98.47 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra5 Ra2 加工質量 Ra5 Ra2

所用時間 1.3 min 1.1 min 所用時間 1.1 min 0.94 min

2.2 進口刀具加工切削參數對比

具體如表2所示。

表2 進口刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精 精鏜

不需要找正 Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 400 r/min 700 r/min 主軸轉速 400 r/min 700 r/min

進給量 0.20 mm/min 0.1mm 進給量 0.2 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min 切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra2 Ra1.0 加工質量 Ra2 Ra1.0

所用時間 0.44 min 0.5 min 所用時間 0.375 min 0.42 min

2.3 數據分析

通過表1、表2中數據分析可知，使用國產刀具在切削主軸轉速、進給量和切削速度上明顯比先進刀具落后，且普通刀具換刀、調刀和對刀次數多，二次找正輔助時間多。在實際加工過程中，刀具磨損快，作為大批量的生產用刀具其效率不高且加工成本高，每加工一件箱體、箱蓋需40 min左右。而使用先進刀具，總加工時間約為8 min/件，表面粗糙度可達Ra1.6以上，不僅提高了加工質量，也大大提高了加工效率。這樣能有效節約生產成本，緩解生產壓力，對齒輪箱加工有積極的作用。

3 結束語

分析齒輪箱機械加工工藝和先進刀具設計可知，其在節約生產成本、提高加工效率、提高加工質量等方面的優勢和在生產加工中的優勢，引起了企業對先進刀具的重視，并獲得了認可：先進刀具雖然購買成本高，但使用中有很好的經濟性，在提升產品性能、增加企業效益方面起著積極的推動作用。

參考文獻

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]王先逵.機械加工工藝手冊[M].第二版.北京：機械工業出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

Analysis of Selection and Machining Efficiency of Advanced Tool

Li Xiwang，Liang Yanhui，Zhang Chao

Abstract： Through the analysis process of Zibo diesel engine company in the processing of the gear box， gear box cover special hole， clear the superiority of the use of advanced cutting tool in improving the processing efficiency， product quality and saving processing cost compared with domestic tool manifests， it can greatly reduce processing cost.

摘 要：通過對淄博柴油機總公司在加工齒輪箱體、齒輪箱蓋特殊孔時的工藝分析，明確了選用先進刀具在提高加工效率、產品質量和節約加工成本等方面與國產刀具相比所體現出的優越性，它的使用可以大大降低加工成本。

關鍵詞：工藝分析；加工效率；切削參數；數據分析

中圖分類號：TH162+.1 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）02-0009-02

隨著技術的進步，刀具朝著復合型、高速、高效率和耐磨性方向發展，贏得了生產廠家的青睞，一些先進刀具得到了廣泛的應用。在加工過程中，提高轉速、增加進給量，不僅大大提高了加工效率，還增加了刀具的耐磨性，延長了刀具的使用壽命，降低了加工成本。復合型刀具在減少成本的同時，縮短了換刀、調刀和對刀的輔助時間。先進刀具所體現的優越性符合公司目前提出“五升五降”中的降低加工成本、提高加工效率的方針目標。目前，公司加工齒輪箱體、箱蓋采用的是國產刀具，加工效率低、質量低。由于齒輪箱體、箱蓋孔系之間有著復雜的關系，孔之間的同軸度直接影響著齒輪的傳動性能和柴油機性能，所以，對箱蓋、箱體的機械加工工藝有著特別高的要求。然而刀具是保證孔之間的同軸度和加工精度的主要因素，所以刀具的選型至關重要。

1 加工的工藝分析

1.1 目前加工工藝分析

如圖1所示，加工箱蓋上的Φ98 J7和箱體上的Φ100 J7孔，箱蓋上的Φ70 J7和箱體上的Φ80 J7孔，要保證兩孔的同軸度。公司在箱蓋和箱體合蓋后，以H面為基準面，在立式加工中心上對Φ98 J7孔，Φ70 J7半精鏜、精鏜和孔口倒角進行加工，各需要3把刀具。加工箱體上的Φ100 J7、Φ80 J7孔時，由于箱蓋上的孔口小，箱體上的孔口大，在加工下端箱體上的孔時，刀頭穿過箱蓋上的孔時遇到阻礙，因此需要把箱蓋和齒箱體拆開。在拆開過程中，定位基準有變動，壓緊工件后需要重新找正來保證兩孔的同軸度，需要找正側面跳動心、內孔圓心，這個過程需花費10～20 min（根據操作者的技術水平）。再加上半精鏜、精鏜Φ100 J7、Φ80 J7孔和孔口倒角各需要3把刀，共需要12把刀，那就需要12次換刀、調刀和對刀。在換刀過程中，由于受設備精度和重復定位的影響，容易影響加工質量，造成加工效率低、加工質量低的狀況。

圖1 齒輪合體后的加工工序

1.2 先進刀具設計及工藝分析

加工箱蓋上的Φ98 J7孔，采用一把復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起，刀具如圖2所示。孔口倒角加工完成后，不用拆開箱體、箱蓋，采用一把加長刀桿且刀桿長度為225 mm（箱體和箱蓋合蓋后的尺寸為140 mm）的復合鏜刀，半精鏜、精鏜復合在一起加工Φ100 J7孔。由于Φ98 J7和Φ100 J7孔尺寸相差不大，所以不用設計成偏心刀桿，刀桿可以直接回到孔中心線上，刀具如圖3所示。加工Ф70 J7時，半精鏜、精鏜復合在一起。在加工Ф80 J7時，由于必須采用H面為基準面加工Ф80 J7孔，所以只能通過Ф70 J7來加工Ф80 J7孔。由于箱蓋的孔尺寸小，可設計一個偏心加長刀桿，刀桿長225 mm（保證刀桿的鋼性），不用拆開箱體和箱蓋，在穿過Ф70 J7時，刀桿發生一定位移，刀桿中心回到孔中心線上，有效保證了孔的同軸度，刀具如圖4所示。此過程共需要8把刀具，減少了換刀次數，且加工孔時只需要一次調刀，加工時間短，質量有保證。

圖2 加工Ф98 J7復合鏜刀 圖3 加工Ф100 J7復合鏜刀 圖4 加工Ф80復合鏜刀

2 加工效率分析

2.1 國產刀具加工的切削參數對比

具體如表1所示。

表1 國產刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精鏜 精鏜

需要二

次找正

10～20

min Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 180 r/min 320 r/min 主軸轉速 180 r/min 320 r/min

進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min 進給量 0.15 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 55 m/min 98.47 m/min 切削速度 55 m/min 98.47 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra5 Ra2 加工質量 Ra5 Ra2

所用時間 1.3 min 1.1 min 所用時間 1.1 min 0.94 min

2.2 進口刀具加工切削參數對比

具體如表2所示。

表2 進口刀具加工切削參數

Φ98 J7孔 半精 精鏜

不需要找正 Φ100 J7 半精鏜 精鏜

主軸轉速 400 r/min 700 r/min 主軸轉速 400 r/min 700 r/min

進給量 0.20 mm/min 0.1mm 進給量 0.2 mm/min 0.1 mm/min

切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min 切削速度 122.5 m/min 153.8 m/min

切削深度 35 mm 35 mm 切削深度 30 mm 30 mm

加工質量 Ra2 Ra1.0 加工質量 Ra2 Ra1.0

所用時間 0.44 min 0.5 min 所用時間 0.375 min 0.42 min

2.3 數據分析

通過表1、表2中數據分析可知，使用國產刀具在切削主軸轉速、進給量和切削速度上明顯比先進刀具落后，且普通刀具換刀、調刀和對刀次數多，二次找正輔助時間多。在實際加工過程中，刀具磨損快，作為大批量的生產用刀具其效率不高且加工成本高，每加工一件箱體、箱蓋需40 min左右。而使用先進刀具，總加工時間約為8 min/件，表面粗糙度可達Ra1.6以上，不僅提高了加工質量，也大大提高了加工效率。這樣能有效節約生產成本，緩解生產壓力，對齒輪箱加工有積極的作用。

3 結束語

分析齒輪箱機械加工工藝和先進刀具設計可知，其在節約生產成本、提高加工效率、提高加工質量等方面的優勢和在生產加工中的優勢，引起了企業對先進刀具的重視，并獲得了認可：先進刀具雖然購買成本高，但使用中有很好的經濟性，在提升產品性能、增加企業效益方面起著積極的推動作用。

參考文獻

[1]楊叔子.機械加工工藝師手冊[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2]王先逵.機械加工工藝手冊[M].第二版.北京：機械工業出版社，2007.

〔編輯：白潔〕

Analysis of Selection and Machining Efficiency of Advanced Tool

Li Xiwang，Liang Yanhui，Zhang Chao

Abstract： Through the analysis process of Zibo diesel engine company in the processing of the gear box， gear box cover special hole， clear the superiority of the use of advanced cutting tool in improving the processing efficiency， product quality and saving processing cost compared with domestic tool manifests， it can greatly reduce processing cost.