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提升器殼體深孔加工崩刀問題的分析

2019-8-14 來源：中國一拖集團有限公司作者：郭啟資，張新風，姜燕，蔡魯鋒，等

摘要: 通過對影響提升器殼體深孔加工崩刀問題因素的分析，提出了薄壁殼體類零件深孔加工方法及加工時應注意事項。

關鍵詞: 殼體加工; 深孔加工; 提升器

在加工拖拉機用液壓提升器殼體時，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。其結構為薄壁殼體，在殼體垂直壁面上有 8 個 11 深孔。深孔( 見圖 2) 貫穿整個殼體，通過螺栓與拖拉機后橋殼體連接，固定提升器總成。

提升器工作時同時承受螺栓預緊力及剪切力，因此，對其位置度要求相對較高。在早期機械加工能力相對落后的情況下，我國將鉆孔深度與鉆頭直徑比值大于 5 的定義為深孔加工。隨著加工技術的不斷提升，把鉆孔深度與鉆頭直徑比值大于 10 的定義為深孔加工。

本提升器殼體加工難點在于 8 個 11 貫穿深孔的加工，鉆孔深度與鉆頭直徑比值達到 17，加工難度較大。

1 、加工方案

深孔加工一直是機械加工的一個難點，由于長徑比較大，加工過程中存在刀具剛性差、排屑困難、冷卻困難等問題，對加工效率和孔的加工質(zhì)量有較大的影響。結合現(xiàn)有生產(chǎn)條件和提升器殼體深孔結構特點，采用的加工方案是: 對深孔加工進行有效分解，將深孔加工分成兩道工序，分別從殼體底面和頂面兩端對鉆。

本方案避免了加工中剛性差、易引偏的問題。需要解決的重點問題是: 如何保證兩端加工時的同軸度問題，深孔同軸度通過定位夾具和加工中心精度保證。

2 、加工方法

采用的加工方案如表 1 所示。

表 1 加工工藝方案

5 序中 8 個 11 mm 鉆孔深度為 95 mm，采用11 mm 的中心冷卻鉆頭，轉(zhuǎn)速 1 000 r / min，切削速度 34． 5 r/min，精鏜對角兩個孔作為 10 序定位銷孔( 見圖 3)

。為保證 10 序 8 個 11 mm 孔能夠準確地與前道工序?qū)?，采用一面兩銷定位，利用 5 序精鏜出來的 2 個 11 mm 孔為定位銷孔，復制 5 序的加工刀具和切削參數(shù)，鉆深

95 mm 至通。

3 、加工調(diào)試中崩刀

此方案的加工精度主要靠設備及夾具精度來保證，在此基礎上兩次加工，只要中心重合即可實現(xiàn)完美對接。在實際調(diào)試過程中，加工 10 序與 5 序孔對接時，出現(xiàn)鉆頭斷裂損壞的情況，如圖 4 所示。

4 、崩刀問題的分析

4． 1 定位問題

首先分析夾具對加工精度的影響。對 5 序定位孔的尺寸精度和位置精度以及 10 序定位銷的設計及制造精度進行了檢測及計算，均在設計要求內(nèi)。排除了夾具兩次定位不同心的問題。

4． 2 裝夾問題

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，測試了 6 件產(chǎn)品，測試的內(nèi)容為 5 序加工后的其余 6個直徑11 mm孔相對定位孔的位置度，測量結果如表 2 所示。

表 2 孔位置度

從以上數(shù)據(jù)可以看出，CV1200B 立式加工中心對于位置度的保證精度相對較高，排除了機床、刀具、夾具的影響因素。

4． 3 毛坯材質(zhì)及硬度

為了進一步查找問題，用線切割將提升器殼體崩刀孔進行剖解。剖解發(fā)現(xiàn)，5 序、10 序?qū)拥牟课挥信_階，具體形態(tài)如圖 5 所示。

對孔進行精測后發(fā)現(xiàn)，實際尺寸如圖 6 所示，即10 序鉆孔時的定位是精確的。由剖切面的刀具印痕可以看出加工過程中鉆頭出現(xiàn)了明顯偏移，造成鉆頭偏移的原因是鉆頭在加工時受到了外力。

提升器殼體結構特點為薄壁箱體類零件，兩工序?qū)拥牟课蝗绻嬖谏把邸⑹杷伞⒂颤c等缺陷，則會造成鉆頭在加工時因受力不均勻而發(fā)生偏移。對鉆頭崩壞部位進行線切割取樣，以及化學成分和金相檢驗，檢驗結果如表 3 ～表 4 所示。

表 3 零件化學成分檢驗結果

表 4 金相組織檢驗結果

由以上化驗結果看出，無論是化學成分還是金相組織均在要求范圍內(nèi)，將毛坯鑄造缺陷及熱處理缺陷予以排除。

4． 4 加工方法

對以上可能引起崩刀問題的各因素進行分析排除后，崩刀問題依然發(fā)生，因此還要對加工工藝參數(shù)和加工過程進行排查。由加工工藝可知，5 序鉆孔時每次鉆深 20 mm，10 序同樣每次鉆深 20 mm。上面已經(jīng)排除了對接處化學成分及金相的影響，唯一不同的地方就是對接時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。最終通過試加工和批量生產(chǎn)，鉆頭崩壞問題才得到解決。

5 、結論

以上分析可知，在加工殼體類零件貫通深孔時，如果采用兩端對鉆方案，對接處鉆頭容易發(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，深孔加工應注意以下幾點:

1) 工件定位準確。

2) 工裝夾具安裝正確。

3) 毛坯無疏松、氣孔、砂眼、硬點等缺陷。

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) 二次鉆孔時鉆頭轉(zhuǎn)速和切削速度精準控制。

7) 嚴格控制鉆頭的每次鉆深。

8) 及時將鐵屑排除孔外。

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