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        解決2.0L缸蓋導(dǎo)管孔在鉸孔時(shí)孔徑收縮問題

        2016-09-28 03:01:05李越宇
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2016年16期
        關(guān)鍵詞:鉸刀缸蓋硬質(zhì)合金

        李越宇

        (中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江人力資源服務(wù)分公司,廣東 湛江 524000)

        解決2.0L缸蓋導(dǎo)管孔在鉸孔時(shí)孔徑收縮問題

        李越宇

        (中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江人力資源服務(wù)分公司,廣東 湛江 524000)

        本文針對2.0L缸蓋導(dǎo)管孔在鉸削后,出現(xiàn)孔徑收縮現(xiàn)象進(jìn)行分析,并通過試驗(yàn)測定的方法解決該問題,并取得了良好效果。

        導(dǎo)管孔;鉸孔;收縮

        切削加工生產(chǎn)中,各類刀具在切削過程中均存在不同程度的擴(kuò)張或收縮,特別是在中小孔的精加工中最常用的鉸刀。由于鉸孔時(shí)的加工余量較小,一般為0.05mm~0.20mm;而且鉸削是一個(gè)非常復(fù)雜的切削、擠刮和磨擦的過程,容易發(fā)生孔徑的擴(kuò)張和收縮現(xiàn)象。分析其現(xiàn)象,合理地將這種特性利用到鉸刀直徑尺寸和孔徑尺寸精度控制中,可大大節(jié)約生產(chǎn)成本。

        一、問題的出現(xiàn)

        本人在某個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)組裝修配廠實(shí)習(xí)期間,常碰到這些現(xiàn)象:鉸刀在一種材料上加工時(shí),得到的孔徑比鉸刀直徑??;還有工件的加工孔徑尺寸從初始尺寸開始慢慢變小,但刀具直徑尺寸幾乎沒有變化。如曾有加工2.0L缸蓋導(dǎo)管孔的直徑為φ6+0.012mm,其切削參數(shù)為:

        主軸轉(zhuǎn)速:n=1200r/min;

        進(jìn)給量:f=0.192mm/r;

        加工余量:ap=0.15mm;

        切削液:濃度為9%~11%的乳化液;

        表1 不同刀具的特性

        鉸刀:主偏角為15°的6刃硬質(zhì)合金鉸刀,刀具直徑為φ60-0.003mm;

        工件材質(zhì):粉末冶金。

        在加工第一個(gè)缸蓋上8個(gè)導(dǎo)管孔中發(fā)現(xiàn)個(gè)孔徑有不同程度的收縮,其值在-0.015mm~-0.005mm范圍內(nèi),其余2個(gè)孔徑符合要求,解決孔徑的收縮問題,急不容緩。

        二、問題的分析

        (一)影響收縮量的因素

        在鉸削過程中,由于工件材料受擠壓后彈性恢復(fù)及熱變化等因素的影響,造成鉸出的孔有收縮現(xiàn)象。在實(shí)際生產(chǎn)中影響收縮量的主要因素有:

        1.被加工材料:加工黑色金屬材料,如加工鑄鐵、粉末冶金類工件;

        2.切削液;切削涂選用不當(dāng),導(dǎo)致收縮量加劇,如加工鑄鐵時(shí),使用油溶性切削液(如煤油)冷卻時(shí),收縮量為0.02mm~0.04mm;而使用水溶性切削液(如乳化液)冷卻時(shí)收縮量為0.002mm~0.015mm。

        3.工件材質(zhì)的特性:加工中工件材料由于已加工表面的彈性變形和熱變形恢復(fù)等原因,也會(huì)產(chǎn)生孔徑收縮的現(xiàn)象。

        4.刀具:切削時(shí)刀具的鈍化;鉸刀的刃磨質(zhì)量即刀口的純圓半徑R處理不好;用硬質(zhì)合金鉸刀鉸削較軟的材料等都會(huì)導(dǎo)致收縮量加劇。

        (二)收縮量的變化分析

        1.鉸刀主偏角與收縮量的變化關(guān)系

        具有相同切削參數(shù)的同一把刀具,在加工條件不變的情況下,改變刀具的主偏角就會(huì)出現(xiàn)不同的收縮量?,F(xiàn)根據(jù)主偏角的大小,從鉸刀受力分析可以得出不同的數(shù)據(jù)(圖1)。

        FY——徑向力(切深抗力);

        Fx——軸向力(進(jìn)給抗力);

        Fz——徑向力與軸向力的合力。

        FN——徑向力與軸向力的合力。

        由圖1鉸刀加工導(dǎo)管孔的受力分析可知,F(xiàn)x對導(dǎo)管孔的內(nèi)孔壁擠壓力影響不大,F(xiàn)Y是產(chǎn)生擠壓力的主要原因之一。

        當(dāng)鉸刀的主偏角為75°時(shí):

        FY=sin15°×FN=0.2588FN

        Fx=cos75°×FN=0.9659FN;

        當(dāng)鉸刀的主偏角為15°時(shí):

        FY=sin75°×FN=0.9659FN

        FX=cos75°×FN=0.2588FN;

        主偏角不同,徑向力FY也明顯不同。二主偏角受力的徑向差為:

        0.9659FN-0.2588FN=0.7071FN

        由此推算得出,主偏角為15°鉸刀的徑向力是主偏角為75°鉸刀的2.73倍。故15°主偏角鉸刀的收縮量明顯大于75°主偏角的鉸刀。

        (三)刀具材質(zhì)對孔收縮量的影響

        經(jīng)用兩種不同材料的鉸刀加工固定的缸蓋導(dǎo)管孔時(shí),觀察孔的收縮量,用4刃金剛石鉸刀和6刃硬質(zhì)合金鉸刀進(jìn)行試切,其切削參數(shù)為:主軸轉(zhuǎn)速:n=3200(金剛石鉸刀)/n=1500(硬質(zhì)合金);進(jìn)給量:F=764(金剛石鉸刀)/F=170(硬質(zhì)合金),鉸刀主偏角均為75°。金剛石鉸刀不僅壽命高,而且加工的孔徑收縮量變化較小;硬質(zhì)合金鉸刀的壽命低,收縮量變化較大。在加工條件相同的情況下,不同的刀具材料在使用中有以下不同的特性(表1)。

        四、解決問題

        綜合分析,2.0L缸蓋導(dǎo)管孔在鉸孔時(shí)孔徑收縮問題,可把6刃的硬質(zhì)合金鉸刀換成4刃的金剛石鉸刀,孔徑的收縮/情況可能有所好轉(zhuǎn),但價(jià)格將大幅度上升;對于大批量生產(chǎn)同類產(chǎn)品的企業(yè),同一種刀具的需求很大,從而增加了制造成本。能否有兩全其美的方法呢?最后,設(shè)定出通過改變刀具的切削參數(shù)(應(yīng)在刀具使用的范圍內(nèi)),與鉸刀的制造直徑尺寸來進(jìn)行試驗(yàn),以實(shí)施一個(gè)計(jì)劃加工一個(gè)零件。根據(jù)導(dǎo)管孔的孔徑來選擇最佳方案,接著進(jìn)行試鉸5個(gè)零件的穩(wěn)定性來檢驗(yàn)。

        首先,檢驗(yàn)刀柄夾持精度,刀具的徑向圓跳動(dòng),切削液等均在規(guī)定的要求內(nèi),然后實(shí)施計(jì)劃:

        (一)計(jì)劃1:提高刀具切削參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)

        (1)主軸轉(zhuǎn)速成:n=1200r/min,升至n=1350r/min。

        (2)鉸刀:主偏角15°改為主偏角75°,試鉸孔徑:其收縮量變化不大,在-0.012mm~-0.005mm范圍內(nèi)。

        (二)計(jì)劃2:提高刀具切削參數(shù),增加鉸刀直徑進(jìn)行試驗(yàn)

        (1)主軸轉(zhuǎn)速:n=1350r/min,升至n=1600r/min。

        (2)鉸刀:主偏角為75°,直徑增大0.005mm,即φ6.005mm~φ6.002mm的6刃硬質(zhì)合金鉸刀。

        試鉸孔徑:其收縮量有明顯的變化,在-0.005mm~-0.001mm范圍內(nèi)。

        (三)計(jì)劃3:保持刀具切削參數(shù),增大鉸刀直徑繼續(xù)試驗(yàn)

        (1)主軸轉(zhuǎn)速:n=1600r/min(已為n的最大允許值了),f=0.192mm/r。

        (2)鉸刀:直徑增大至φ6.010mm~φ6.007mm。

        試鉸孔徑:其收縮量已消除,各孔均符合要求。

        因?yàn)橛?jì)劃3非常理想,接下來采用計(jì)劃3的試切條件,連續(xù)加工5件,5件的結(jié)果同樣理想,即各孔徑均在φ6+0.012mm范圍內(nèi)。最后,問題通過改變刀具的切削參數(shù)和鉸刀的制造直徑后,得到圓滿的解決。

        結(jié)語

        在鉸孔過程中,經(jīng)常會(huì)遇到孔徑擴(kuò)張/收縮問題,如果能夠正確掌握和合理利用這些特性,不但能提高產(chǎn)品質(zhì)量,而且可提高鉸刀的使用壽命(因?yàn)榈毒咧圃熘睆椒糯蠛螅€(wěn)定期大大延長),在保證加工尺寸的前提下,既節(jié)約了成本又提高了機(jī)床的開動(dòng)率。

        [1]陸劍中,孫家寧.金屬切削原理與刀具(第4版)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        [2]于萬成.質(zhì)量控制與檢測技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

        [3]胡勁松.發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋座圈和導(dǎo)管孔的加工[J].現(xiàn)代零部件,2014(2):43-45.

        [4]張建霞.缸蓋氣門閥座和導(dǎo)管孔加工精度控制[J].金屬加工(冷加工),2014(20):56-57.

        TK426

        A

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