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        臥式加工中心上采用槍鉆加工深孔的探討

        2012-01-26 08:13:34段明德王學(xué)軍
        時(shí)代農(nóng)機(jī) 2012年5期

        張 凱,段明德,王學(xué)軍

        (1.河南科技大學(xué),河南 洛陽 471003;2.第一拖拉機(jī)股份有限公司第一裝配廠,河南 洛陽 471004)

        1 深孔加工的常見方式

        鉆削孔深與孔徑之比大于10的孔時(shí)稱為深孔鉆削,常用加工方法有:噴吸鉆系統(tǒng),單管鉆系統(tǒng),槍鉆系統(tǒng)。其中槍鉆系統(tǒng)適用于小直徑,高冷卻壓力加工。

        2 零件及技術(shù)要求

        我公司新研發(fā)的LA3004輪式拖拉機(jī),是國內(nèi)唯一采用動力換擋的新型大馬力輪式拖拉機(jī)。其變速箱采用法國技術(shù),其中的傳動軸要加工直徑Φ6-Φ18的深孔,其中部分孔長徑比已達(dá)到50倍徑以上,且6種零件孔徑在Φ10以下。7種花鍵軸零件的零件圖見圖1、圖2;

        (1)一軸 /LA3004.37.126-1 3-Φ8孔深418/深269/深299。

        (2)小錐齒輪軸/LA3004.38.102-1 Φ18 孔深475.5。

        (3)動力輸出主動軸/LA3004.41.103-1 2-Φ6 孔深248.5/深 214.5。

        (4)分動箱從動軸/LA3004.42.104-1 Φ6孔深116 Φ8孔深228。

        (5)二軸 /LA3004.37.127-1 3-Φ8孔深 338/深 308/深260(通孔)。

        (6) 三軸 /LA3004.37.128-1 2-Φ8 孔深 219.5/深208.5 Φ10孔深439.5(通孔)。

        (7)副高速主動軸/LA3004.37.409-1 Φ10定位孔深18孔深 544.5(通孔)。

        圖1:零件簡圖

        圖2 零件簡圖

        3 零件的工藝分析與設(shè)計(jì)

        (1)刀具選用。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)精度要求,可以看出零件孔徑較細(xì),且長徑比較大,但精度較低,僅需保證直線度即可。因此加工考慮使用槍鉆采用整體鉆削完成。一般來說,槍鉆常用于專用槍鉆機(jī)床完成,但由于本零件新產(chǎn)品試制、批量問題及成本投入情況,采用在臥式加工中心上加工,節(jié)約時(shí)間,降低成本。

        結(jié)合本次零件技術(shù)要求:本次10種刀具,5種導(dǎo)向孔鉆頭采用復(fù)合涂層硬質(zhì)合金鉆頭,5種焊接硬質(zhì)合金頭槍鉆均選自德國鈷領(lǐng)刀具公司。德國鈷領(lǐng)刀具有限公司集百年專業(yè)生產(chǎn)孔加工刀具的豐富經(jīng)驗(yàn)及20多年深孔加工領(lǐng)域的專業(yè)槍鉆制造經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ),開發(fā)出多種深孔加工領(lǐng)域領(lǐng)先技術(shù)的槍鉆系列刀具。

        目前共有三種類型的槍鉆,其中EB100槍鉆為單刃整體硬質(zhì)合金槍鉆,適合加工所有材料,直徑從Φ1.0~Φ8.0mm,槽長最長300mm;EB800帶可換刀片單刃槍鉆,適合加工絕大部分材料,直徑從16.0mm到40.0mm,最大總長可達(dá)3000mm;EB80槍鉆為單刃焊接硬質(zhì)合金頭部槍鉆,適合加工所有材料,直徑從Φ2~Φ40.0mm,總長最長3000mm??紤]零件尺寸要求本次選用EB80槍鉆。

        槍鉆頭部形式的選擇,EB80槍鉆頭部形式如圖3所示。

        圖3 槍鉆頭部形式簡圖

        根據(jù)我們加工零件的特性選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的G型

        (2)機(jī)床設(shè)備。我車間使用的是日本森精機(jī)公司生產(chǎn)的臥式加工中心,型號是NH8000DCG,其中考慮到加工殼體類零件的深孔加工,特地增加了大壓力的中心出水水泵,壓力由標(biāo)配的3.50MPa增加至6.86MPa(68.6bar),以確保加工壓力。(1MPa=10bar=10.2kgf)

        圖4 槍鉆直徑與壓力關(guān)系圖

        (3)夾具設(shè)計(jì)。夾具一加工四種花鍵軸:一軸、小錐齒輪軸、動力輸出主動軸、軸,夾具二加工三種花鍵軸:二軸、三軸、副高速主動軸,夾具設(shè)計(jì)思路,對有通孔的三根軸設(shè)計(jì)在一套夾具上,另外全是盲孔的零件集中在一套夾具上;方便加工,減少機(jī)床輔助時(shí)間。定位采用軸肩,在關(guān)鍵表面壓緊。一次3種零件和4種零件,以便提高效率,如圖5、圖6所示。

        圖5 夾具簡圖

        圖6 夾具簡圖

        4 加工過程工藝試驗(yàn)與分析

        (1)采用槍鉆加工深孔時(shí),由于批量小不設(shè)計(jì)專門的導(dǎo)向套,而采用預(yù)鉆孔,作為導(dǎo)向孔,起到導(dǎo)向套的作用,將導(dǎo)向孔鉆成比槍鉆直徑稍大+0.01至0.02mm,公差等級為H7,直徑為孔徑的2.5倍孔。該導(dǎo)向孔尺寸精度很關(guān)鍵,既不能比槍鉆頭小,也不能過大,實(shí)際加工中出現(xiàn)鈷領(lǐng)鉆頭損壞后采用國產(chǎn)鉆頭,鉆導(dǎo)向孔后由于精度差,預(yù)鉆孔無法起到導(dǎo)向作用,致使槍鉆折斷。

        (2)將槍鉆進(jìn)入導(dǎo)向孔中,當(dāng)槍鉆在導(dǎo)向孔外面時(shí)不要旋轉(zhuǎn)槍鉆,開始切削旋轉(zhuǎn),開始切削進(jìn)給,鉆完孔后,快速返回,停在導(dǎo)向孔位置,停止旋轉(zhuǎn)和冷卻液從工件中抽出槍鉆,實(shí)際中由于第一次沒有經(jīng)驗(yàn),先啟動主軸,速度過高,導(dǎo)致槍鉆一下折斷。

        (3)盲孔加工時(shí),首先進(jìn)行導(dǎo)向孔加工,更換槍鉆后,快速進(jìn)給至導(dǎo)向孔>1.5D處,將槍鉆頭深入預(yù)鉆孔,手動旋轉(zhuǎn)主軸,使槍鉆能夠很輕松的在預(yù)鉆孔中轉(zhuǎn)動,然后打開冷卻液,啟動主軸,開始加工,鉆到預(yù)定位置后,主軸停轉(zhuǎn),關(guān)閉冷卻液,手動將槍鉆退出零件,將主軸回零。

        (4)通孔加工時(shí),步驟與通孔加工類似,只是在零件即將貫通的前5mm,主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給均需各降50%運(yùn)行,等當(dāng)槍鉆頭鉆出孔0.5孔徑時(shí),主軸停轉(zhuǎn),關(guān)閉冷卻液。

        5 NC程序改進(jìn)

        在數(shù)控編程中深孔鉆加工一般選用G83指令,鉆頭在每次固定鉆深后都退回相同距離,以便于排屑,但在實(shí)際中因槍鉆的特殊結(jié)構(gòu)和特殊的排屑特性,而采用了G01指令,通過高冷卻壓力將鐵屑從槍鉆的缺口中排出?,F(xiàn)場中首次使用G83加工時(shí),造成焊接槍頭回退時(shí)斷裂,而采用G01則切削平穩(wěn)排屑良好,加工性良好。

        通過現(xiàn)場實(shí)踐,在未增加專用設(shè)備的情況下我廠成功的完成了以上7種零件的深孔加工,極大地降低了成本,為加工中心加工小直徑系列孔積累了經(jīng)驗(yàn),經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng),具備一定的推廣價(jià)值。

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