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        深螺紋孔銑削加工方法

        2022-09-20 04:55:06劉磊史仁貴屈嬋嬋
        金屬加工(冷加工) 2022年9期
        關(guān)鍵詞:工藝設(shè)計(jì)

        劉磊,史仁貴,屈嬋嬋

        西安煤礦機(jī)械有限公司 陜西西安 710200

        1 序言

        掘錨一體機(jī)是為煤礦綜采及高檔普采工作面巷道掘錨服務(wù)的機(jī)械設(shè)備。該機(jī)適應(yīng)煤礦長壁開采工藝的需要,可實(shí)現(xiàn)巷道一次成形;可配備后配套錨護(hù)運(yùn)輸設(shè)備使用,實(shí)現(xiàn)連截割面的及時(shí)支護(hù)和截割物料的連續(xù)運(yùn)輸,真正實(shí)現(xiàn)掘錨同步,在很大程度上提高了勞動(dòng)效率,具有整機(jī)噸位大、掘錨同步、切割硬度高、截齒損耗小、操作方便及穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)。

        截割部作為掘錨一體機(jī)的執(zhí)行單元,其質(zhì)量好壞直接影響整機(jī)運(yùn)行的可靠性。截割部由截割減速器和截割臂組成,使用螺紋銷進(jìn)行緊固聯(lián)接,其聯(lián)接部位如圖1所示,為保證聯(lián)接強(qiáng)度及精度,螺紋孔設(shè)計(jì)的深度較深,且螺紋孔外使用銷孔聯(lián)接以保證聯(lián)接精度。在滿足設(shè)計(jì)和使用要求的前提下,通過設(shè)計(jì)一種特殊刀具和優(yōu)化工藝方法來完成該類型工件的加工。

        圖1 截割部聯(lián)接部位

        2 工藝方案分析

        該掘錨一體機(jī)截割減速器主殼體螺紋銷聯(lián)接處結(jié)構(gòu)如圖2所示,8個(gè)M42、8個(gè)M45螺紋底孔深298mm,螺紋有效深度80mm,長徑比達(dá)6~7,孔口銷孔φ47H7、φ50H7深200mm。

        螺紋孔加工方法一般分為兩種,一種使用絲錐攻螺紋,另一種使用螺紋銑刀銑削加工。

        (1)使用絲錐攻螺紋 由于加工過程中參與切削的切削刃較長,與工件表面的摩擦力較大,因此轉(zhuǎn)矩較大,而絲錐斷面強(qiáng)度較小,很容易因排屑不暢、剛性不足等原因造成絲錐折斷或螺紋掉牙等缺陷,又因該工件螺紋孔較深,標(biāo)準(zhǔn)絲錐無法滿足加工需求,需專門定制加長絲錐,其缺點(diǎn)更加凸顯,且開發(fā)周期長,加工難度大,存在一定風(fēng)險(xiǎn)[1]。

        (2)使用螺紋銑刀銑削加工 配合機(jī)床內(nèi)冷卻系統(tǒng),可以獲得較大的切削空間,確保排屑通暢;吃刀量可根據(jù)機(jī)床編程控制,能夠?qū)崿F(xiàn)高精度、高質(zhì)量的螺紋孔加工,切削過程穩(wěn)定可靠;加工效率遠(yuǎn)高于絲錐;銑出的螺紋表面質(zhì)量好;萬一發(fā)生折斷故障也容易取出,不會(huì)導(dǎo)致工件損傷等[2]。

        因此,確定該螺紋孔工藝方案為使用特制螺紋銑刀銑削加工完成[3]。

        圖2 截割減速器主殼體螺紋銷聯(lián)接處結(jié)構(gòu)

        3 刀具設(shè)計(jì)

        工件材質(zhì)為鑄鋼,熱處理硬度為2 4 0~280HBW。由于待加工的8個(gè)M42、8個(gè)M45螺紋內(nèi)徑尺寸相近且螺距均為4.5mm,因此只需設(shè)計(jì)一種專用加長螺紋銑刀即可滿足該零件的螺紋孔加工,同時(shí)考慮該螺紋加工刀具的使用可靠性和通用性,設(shè)計(jì)螺紋銑刀結(jié)構(gòu)如圖3所示,可滿足加工質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)制造成本低及開發(fā)周期短的需求。

        螺紋銑刀特點(diǎn)如下。

        1)為保證加工中刀具的強(qiáng)度要求,材料選用整體硬質(zhì)合金材質(zhì)[4]。

        2)為降低加工中的切削量,減少讓刀,刀片選用單齒切削,裝2個(gè)刀片[5]。

        圖3 螺紋銑刀結(jié)構(gòu)

        3)刀體采用臺(tái)階式結(jié)構(gòu),在滿足加工要求的前提下,最大限度地增加強(qiáng)度。

        4)該刀體的裝刀外徑φ36mm是根據(jù)M42螺紋的底孔φ37.5mm設(shè)計(jì)而確定的,為滿足銑削最大螺距可達(dá)6mm的要求,刀體前端直徑設(shè)計(jì)為29.5mm。

        5)前端φ29.5mm長100mm,保證螺紋有效深度滿足設(shè)計(jì)要求。

        6)中端φ39mm長200mm,保證有足夠空間避讓銷孔并保證螺紋銑削中排屑效果。

        7)尾部φ40h6長70m m,與刀柄進(jìn)行緊固聯(lián)接,保證裝夾剛性。

        8)采用彈簧夾頭式裝夾,確保裝夾精度。

        9)刀體內(nèi)設(shè)計(jì)冷卻系統(tǒng),以保證螺紋銑削中切屑順利排出。

        螺紋銑刀實(shí)物如圖4所示。

        圖4 螺紋銑刀實(shí)物

        4 加工過程

        因該工件為大型殼體類零件,所以工藝安排在數(shù)控臥式鏜銑加工中心上鉆、鏜、銑一次加工完成,螺紋銑削過程如圖5所示。

        圖5 螺紋銑削過程

        具體工藝過程如下。

        (1)預(yù)鉆底孔 使用麻花鉆分別鉆M42、M45底孔成φ37.2mm、φ40.2mm。

        (2)粗鏜銷孔 分別擴(kuò)、粗鏜銷孔φ47H7、φ50H7成φ46.8mm、φ49.8mm。

        (3)精鏜底孔 使用加長鏜刀分別將所鉆底孔鏜成φ37.5+0.20+0.15mm、φ40.5+0.20+0.15mm。

        (4)螺紋銑削 使用設(shè)計(jì)的專用螺紋銑刀銑削螺紋,采用螺紋加工程序進(jìn)行多次銑削加工,并使用塞規(guī)適時(shí)對(duì)螺紋進(jìn)行檢測。

        (5)精鏜銷孔 分別精鏜φ47H7、φ50H7深200mm銷孔至成品尺寸。

        經(jīng)試切、優(yōu)化切削參數(shù)[6],主軸轉(zhuǎn)速n設(shè)定為650r/min,進(jìn)給速度vf設(shè)定為1000mm/min,吃刀量0.2~0.4mm。

        經(jīng)檢測,螺紋及銷孔的加工均滿足設(shè)計(jì)和使用要求。加工效果如圖6所示。

        圖6 加工效果

        5 結(jié)束語

        通過對(duì)一種深螺紋孔的工藝研究,分析攻螺紋與銑削兩種加工方法的優(yōu)勢與缺點(diǎn)。確定螺紋銑削工藝方案,設(shè)計(jì)定做專用的加長螺紋銑刀,安排科學(xué)合理的工藝過程。通過對(duì)螺紋銑削參數(shù)的工藝試驗(yàn)和優(yōu)化調(diào)整,保證了深螺紋孔的尺寸精度,獲得了良好的表面質(zhì)量,為今后深螺紋孔的數(shù)控銑削加工提供了刀具設(shè)計(jì)方案和加工方法。

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