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        棒料套切加工技術(shù)分析

        2017-07-25 11:55:22薛雪劉強(qiáng)
        軸承 2017年8期
        關(guān)鍵詞:棒料套圈內(nèi)圈

        薛雪,劉強(qiáng)

        (中國(guó)航發(fā)哈爾濱軸承有限公司,哈爾濱 150000)

        軸承套圈毛坯有鍛件、冷擠件、管料和棒料等,毛坯留量大小決定套圈材料的利用率,對(duì)生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。對(duì)管料、棒料多直接進(jìn)行車(chē)削,去除多余金屬量,其加工自動(dòng)化、連續(xù)性好,適用于大批量生產(chǎn)。但采用實(shí)心棒料加工的材料利用率低,一般在36%以下,鉆孔消耗材料極為嚴(yán)重。

        1 現(xiàn)狀分析

        某航空軸承零件的質(zhì)量控制要求高,由于管料毛坯的裂紋和夾雜較多,質(zhì)量控制風(fēng)險(xiǎn)大,因此采用棒料作為毛坯用料。采用數(shù)控棒料機(jī)進(jìn)行投料加工,加工方法為集中工序車(chē)削法,但是在加工內(nèi)孔表面時(shí),鉆孔產(chǎn)生了大量鐵屑,材料利用率非常低,影響生產(chǎn)成本,擬采取措施予以解決。

        2 套切加工方案分析

        套切加工具有一定的先進(jìn)性,對(duì)不同規(guī)格、數(shù)量零件的合理套切可以有效地減少?gòu)U料,提高材料的利用率,并且能大大提高加工效率。

        擬采用的套切加工是指將實(shí)心棒料通過(guò)端面切槽刀分離,再分別進(jìn)行加工。套切的關(guān)鍵是端面切槽刀,其同時(shí)完成了外圈內(nèi)徑面和內(nèi)圈外徑面的加工,因此對(duì)機(jī)床的靜、動(dòng)態(tài)性能以及刀具的要求較高。若端面切槽刀的強(qiáng)度不夠,在分離兩套圈時(shí)會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)或切屑的影響而打刀(斷);此外,合理的選用切削參數(shù)也十分重要。

        2.1 套切工藝過(guò)程

        套切采用設(shè)備為數(shù)控棒料機(jī)HTC3230,機(jī)床采用臥式整體鑄鐵床身,床身導(dǎo)軌采用鑲鋼淬硬精密磨削導(dǎo)軌,機(jī)床剛性較好。套切加工如圖1所示,工藝過(guò)程為:車(chē)端面、外圈外徑面→鉆內(nèi)孔→鏜內(nèi)孔→切端面槽→切斷(分離兩套圈)→分別加工兩套圈。

        圖1 套切加工工藝過(guò)程簡(jiǎn)圖

        2.2 端面切槽刀的優(yōu)選

        為確保端面切槽刀具的加工性能,其選擇依據(jù)如下:

        1)依據(jù)切削寬度和待加工工件幾何形狀,盡量選擇寬的刀片和刀體。

        2)根據(jù)工件需加工的最大深度,確定刀具的最大切削深度,使刀具的懸伸盡量小。加工不同型號(hào)套圈時(shí),可通過(guò)更換不同刀夾實(shí)現(xiàn)加工。

        3)根據(jù)工件首切直徑范圍,盡量選擇靠近其大直徑范圍的刀具。

        2.2.1 刀桿與刀夾的配合

        如圖2所示,端面切槽刀刀夾采用兩螺釘與刀桿配合,同時(shí)刀夾的導(dǎo)引槽與刀桿的鍵槽配合,使刀桿與刀夾配合后,夾持更穩(wěn)固、可靠,精度更高。

        圖2 端面切槽刀結(jié)構(gòu)示意圖

        2.2.2 刀片的選擇

        端面切槽屬于探入式切削,排屑困難,因此刀片的選擇十分關(guān)鍵。經(jīng)過(guò)研究,選擇前刀面呈凹形曲線的刀片,使加工鐵屑被凹形槽兜住,并沿前刀面流向已加工表面。

        2.2.3 刀片與刀夾的優(yōu)選

        根據(jù)刀具的選擇原則和梳理的部分套圈車(chē)加工尺寸(表1),組配出4種刀片,具體規(guī)格見(jiàn)表2。

        表1 套圈尺寸表

        表2 可換式刀夾規(guī)格表

        2.3 加工難點(diǎn)及解決措施

        1)為避免刀具受中心高的影響產(chǎn)生振動(dòng),切端面槽前需檢查刀具切削刃與工件中心線是否平齊,方法為:工件端面車(chē)削至工件中心后,檢查端面殘留毛刺大小,以確定兩者是否對(duì)齊。

        2)端面切槽刀的推薦切削參數(shù)為:切削速度v=90~110 m/min,進(jìn)給量f=0.05~0.1 mm/r。通過(guò)對(duì)GCr15,8Cr4Mo4V,9Cr18這3種材料進(jìn)行試驗(yàn),在保證套圈表面質(zhì)量和精度要求下,最終確定的切削參數(shù)為:v=95 m/min,f=0.08 mm/r。

        3 套切加工成本分析

        3.1 材料利用率

        以圓柱滾子軸承RNU204為例,外圈棒料尺寸為φ48 mm,內(nèi)圈棒料尺寸為φ30 mm。用端面切槽刀進(jìn)行套切加工可節(jié)省一個(gè)內(nèi)圈,以軸承鋼棒料為例,棒料價(jià)格為1.3萬(wàn)元/噸,單個(gè)內(nèi)圈原材料成本為1.37元,以每年φ48 mm棒料投料數(shù)量為30萬(wàn)件計(jì),年節(jié)省原材料成本可達(dá)41.1萬(wàn)元。其他不同材料棒料節(jié)約成本見(jiàn)表3,材料利用率由原來(lái)的36%提高至62.5%。其余尺寸的棒料可根據(jù)分離套圈的間隙來(lái)更換刀夾,從而實(shí)現(xiàn)所有棒料的套切加工。

        表3 不同材料套切加工節(jié)約成本

        3.2 生產(chǎn)效率

        仍以圓柱滾子軸承RNU204為例,軸承材料為GCr15,棒料尺寸為φ48 mm,一般情況下,外圈每件加工需用時(shí)3 min,內(nèi)圈每件加工需用時(shí)2.5 min,每批量加工需換活時(shí)間和輔助時(shí)間約4 h。而套切加工外圈、內(nèi)圈同時(shí)完成,共需4 min,并節(jié)省一次換活時(shí)間;節(jié)省了內(nèi)、外圈一側(cè)倒角的時(shí)間約3.88h。單件約省時(shí)間0.033h,以全年30萬(wàn)

        套計(jì),可節(jié)省時(shí)間約9 900 h,約合1 237.5個(gè)工作日。工藝改進(jìn)前、后的加工效率對(duì)比如圖4所示。

        圖4 2種方法加工效率的對(duì)比

        3.3 刀具成本分析

        與改進(jìn)前加工方法相比,套切加工節(jié)省了外圈內(nèi)徑加工的鉆頭和鏜孔刀,以及內(nèi)圈外徑加工用外徑刀。使用端面切槽刀加工外圈內(nèi)徑面、內(nèi)圈外徑面、分離兩套圈及倒角,刀具成本與改進(jìn)前基本持平。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        使用棒料進(jìn)行套切加工,已經(jīng)在6204,NJ204,RNU204等幾個(gè)型號(hào)軸承上應(yīng)用,均達(dá)到了預(yù)期效果,套圈加工尺寸、表面質(zhì)量、精度均達(dá)到工藝要求。

        對(duì)不同規(guī)格、數(shù)量零件的合理套切可以有效減少?gòu)U料,提高材料利用率,既節(jié)省材料成本又可提高加工效率,同時(shí)能降低機(jī)床耗電量和設(shè)備損耗,具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

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