薄壁件殼體上,深孔加工也沒那么難!
加工液壓提升器殼體時(shí),遇到一種深孔加工難題。提升器殼體如圖1所示,材質(zhì)為HT250,硬度要求 170~241HB。其結(jié)構(gòu)為薄壁殼體,在殼體垂直壁面上有 8 個(gè) Φ11 深孔。
深孔貫穿整個(gè)殼體,通過(guò)螺栓與后橋殼體連接,固定提升器總成。
提升器工作時(shí)同時(shí)承受螺栓預(yù)緊力及剪切力,因此,對(duì)其位置度要求相對(duì)較高。本提升器殼體加工難點(diǎn)在于 8 個(gè)貫穿深孔的加工,鉆孔深度與鉆頭直徑比值達(dá)到 17,加工難度較大。
加工思路
結(jié)合現(xiàn)有生產(chǎn)條件和提升器殼體深孔結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用的加工方案是: 對(duì)深孔加工進(jìn)行有效分解,將深孔加工分成兩道工序,分別從殼體底面和頂面兩端對(duì)鉆。
這樣避免了加工中剛性差、易引偏的問(wèn)題,需要解決的重點(diǎn)問(wèn)題是: 如何保證兩端加工時(shí)的同軸度問(wèn)題,深孔同軸度通過(guò)定位夾具和加工中心精度保證。
加工方法
采用的加工方法如表所示:
刀具采用Φ11mm的中心冷卻鉆頭,轉(zhuǎn)速1000r/min,切削速度 34.5 r/min,精鏜對(duì)角兩個(gè)孔作為10序定位銷孔(見圖3) 。
夾具方面,為保證10序8個(gè)孔能夠準(zhǔn)確地與前道工序?qū)樱捎靡幻鎯射N定位,利用5序精鏜出來(lái)的2個(gè)Φ11mm孔為定位銷孔,復(fù)制5序的加工刀具和切削參數(shù),鉆深95mm至通。
加工調(diào)試中崩刀
此方案的加工精度主要靠設(shè)備及夾具精度來(lái)保證,在此基礎(chǔ)上兩次加工,只要中心重合即可實(shí)現(xiàn)完美對(duì)接。在實(shí)際調(diào)試過(guò)程中,加工10序與5序孔對(duì)接時(shí),出現(xiàn)鉆頭斷裂損壞的情況,如圖4所示。
崩刀問(wèn)題的分析解決
4.1 定位問(wèn)題
首先分析夾具對(duì)加工精度的影響。對(duì)5序定位孔的尺寸精度和位置精度以及10序定位銷的設(shè)計(jì)及制造精度進(jìn)行了檢測(cè)及計(jì)算,均在設(shè)計(jì)要求內(nèi)。排除了夾具兩次定位不同心的問(wèn)題。
加工中可能有鐵屑或其他雜質(zhì)依附在夾具表面從而使零件裝夾不到位。利用三坐標(biāo),測(cè)試了6件產(chǎn)品,測(cè)試的內(nèi)容為5序加工后的其余6個(gè)直徑11mm孔相對(duì)定位孔的位置度,測(cè)量結(jié)果如表 所示。
表2 孔位置度
從以上數(shù)據(jù)可以看出,CV1200B立式加工中心對(duì)于位置度的保證精度相對(duì)較高,排除了機(jī)床、刀具、夾具的影響因素。
4.3 毛坯材質(zhì)及硬度
為了進(jìn)一步查找問(wèn)題,用線切割將提升器殼體崩刀孔進(jìn)行剖解。剖解發(fā)現(xiàn),5序、10序?qū)拥牟课挥信_(tái)階,具體形態(tài)如圖5所示。
對(duì)孔進(jìn)行精測(cè)后發(fā)現(xiàn),10序鉆孔時(shí)的定位是精確的。由剖切面的刀具印痕可以看出加工過(guò)程中鉆頭出現(xiàn)了明顯偏移,造成鉆頭偏移的原因是鉆頭在加工時(shí)受到了外力。
對(duì)以上可能引起崩刀問(wèn)題的各因素進(jìn)行分析排除后,崩刀問(wèn)題依然發(fā)生,因此還要對(duì)加工工藝參數(shù)和加工過(guò)程進(jìn)行排查。由加工工藝可知,5序鉆孔時(shí)每次鉆深 20mm,10序同樣每次鉆深 20mm。對(duì)接時(shí)有鐵屑不均勻地堆積在出口處,影響了鉆頭的受力。
為了改善切削條件,及時(shí)把鉆頭附著的鐵屑排除孔外,并將鉆頭每次鉆深由 20 mm 更改為 8 mm。最終通過(guò)試加工和批量生產(chǎn),鉆頭崩壞問(wèn)題才得到解決。
以上分析可知,在加工殼體類零件貫通深孔時(shí),如果采用兩端對(duì)鉆方案,對(duì)接處鉆頭容易發(fā)生偏移。發(fā)生偏移的因素往往涉及零件定位、零件裝夾、材質(zhì)及硬度、工藝方法和工藝參數(shù)等。因此,深孔加工應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1) 工件定位準(zhǔn)確。
2) 工裝夾具安裝正確。
3) 毛坯無(wú)疏松、氣孔、砂眼、硬點(diǎn)等缺陷。
4) 控制定位銷孔尺寸、位置精度和定位銷精度。
5) 加工鉆頭要求中心冷卻。
6) 二次鉆孔時(shí)鉆頭轉(zhuǎn)速和切削速度精準(zhǔn)控制。
7) 嚴(yán)格控制鉆頭的每次鉆深。
8) 及時(shí)將鐵屑排除孔外。
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