超硬材料導(dǎo)向鉸刀修復(fù)

■濰柴動(dòng)力股份有限公司 （山東濰坊 261001） 張樂(lè)振 郭紅莉 錢(qián)振杰 劉金釗 張隨征

超硬材料導(dǎo)向鉸刀修復(fù)

■濰柴動(dòng)力股份有限公司 （山東濰坊 261001） 張樂(lè)振 郭紅莉 錢(qián)振杰 劉金釗 張隨征

摘要：本文以MAPAL鉸刀導(dǎo)向條修復(fù)試驗(yàn)為基礎(chǔ)，討論了超硬材料導(dǎo)向刀具的修磨理論與實(shí)踐，在對(duì)國(guó)外進(jìn)口高價(jià)值刀具的修磨工藝方面有指導(dǎo)意義。

超硬刀具主要是以金剛石和立方氮化硼為材料制作的刀具，其中以人造金剛石復(fù)合片（PCD）刀具及立方氮化硼復(fù)合片（PCBN）刀具占主導(dǎo)地位。刀具種類(lèi)繁多，各類(lèi)刀具選擇廠(chǎng)家也不盡相同，有MAPAL、WALTER、SECO及OSG等，其中在槍鉸工序所用的是MAPAL進(jìn)口刀具，這種刀具設(shè)計(jì)先進(jìn)，價(jià)格昂貴。刀具使用后如不再修復(fù)將導(dǎo)致非常大的浪費(fèi)，制造成本的上升。

1. 超硬刀具結(jié)構(gòu)

本文以鉸刀為例，介紹超硬刀具結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

目前，超硬刀具的使用主要體現(xiàn)在加工缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管所用的鉸刀上，此鉸刀主要由五部分組成。

第一部分為柄部，是夾持部分，用刀柄夾持后裝在機(jī)床上。

第二部分為導(dǎo)向部分，導(dǎo)向部分鑲嵌有超硬材料，用鑲嵌的超硬材料作為導(dǎo)向，超硬材料主要有CBN復(fù)合片和PCD復(fù)合片，導(dǎo)向部分直徑尺寸通常小于切削部分直徑0.003～0.005mm。

第三、四、五部分緊靠在一起，其中包括第三部分的壓緊部分，第四部分的可調(diào)節(jié)部分和第五部分的刀片部分，第三部分壓緊是用一個(gè)壓緊螺釘將刀片壓緊在刀片槽中，起到固定刀片的作用，第四部分為可調(diào)節(jié)部分，又包括可調(diào)節(jié)螺釘和內(nèi)部安裝的帶斜面的調(diào)節(jié)銷(xiāo)，通常可調(diào)節(jié)部分能夠?qū)⒌镀{(diào)節(jié)0.01～0.02mm，這樣能夠延長(zhǎng)刀片的使用壽命。第五部分為刀片部分，這一部分參加對(duì)零件的加工，加工金屬通常為CBN刀片，而非金屬通常為PCD刀片，因?yàn)镻CD與碳有親和作用，不能應(yīng)用于鋼鐵類(lèi)含碳元素的金屬加工中。

圖1　加工缸蓋氣門(mén)導(dǎo)管的鉸刀

圖2　豐田槍鉸設(shè)備

表1　使用刀具現(xiàn)狀

2. 使用刀具現(xiàn)狀

目前我廠(chǎng)所使用的3種鉸刀主要有f11mm短鉸刀、f9mm鉸刀和f11mm長(zhǎng)鉸刀，主要用在豐田生產(chǎn)制造的加工中心和大連機(jī)床廠(chǎng)制造的專(zhuān)機(jī)上，如圖2所示。加工產(chǎn)品主要有兩氣門(mén)缸蓋和四氣門(mén)缸蓋，其規(guī)格及型號(hào)如表1所示。

目前3種鉸刀均在用，f11mm短鉸刀主要用于加工中心，加工兩氣門(mén)缸蓋（見(jiàn)圖3）；f9mm鉸刀主要用于加工四氣門(mén)缸蓋（見(jiàn)圖4）；f11mm長(zhǎng)鉸刀主要用于專(zhuān)機(jī)，加工兩氣門(mén)缸蓋（見(jiàn)圖5）。

目前，槍鉸缸體的導(dǎo)管閥座

所用的是MAPAL的鉸刀。通過(guò)多次修復(fù)試驗(yàn)得出，導(dǎo)向條修復(fù)主要有以下流程：將損壞的導(dǎo)向條及壓緊螺釘從鉸刀上清理下來(lái)→清理導(dǎo)向條槽→測(cè)量導(dǎo)向條的尺寸→切割PCD或PCBN復(fù)合片→磨削導(dǎo)向條達(dá)到需要的厚度→將導(dǎo)向條焊接到鉸刀上→磨鉸刀導(dǎo)向部分的外圓達(dá)到尺寸要求→裝配刀具。

圖3　f11mm短鉸刀加工兩氣門(mén)缸蓋

圖4　f9mm鉸刀加工四氣門(mén)缸蓋

圖5　f11mm長(zhǎng)鉸刀加工兩氣門(mén)缸蓋

3. 導(dǎo)向條修復(fù)工藝

導(dǎo)向條修復(fù)工藝流程按加工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行（工藝過(guò)程卡片），加工過(guò)程中要著重注意做好保護(hù)措施。

（1）鉗工工序。鉗工工序主要是在修復(fù)鉸刀后，拆下導(dǎo)向條及壓緊螺釘，在此過(guò)程中要著重注意保護(hù)好壓緊螺釘槽的螺紋，如圖6所示，防止下一步在高頻燒掉導(dǎo)向條過(guò)程中焊渣破壞螺紋。

壓緊螺釘和壓緊塊將刀片壓緊，在高頻焊接時(shí)將螺釘和壓塊卸下，用小紙屑塞住螺紋底孔，防止焊渣進(jìn)入，焊接完畢后用絲錐攻一遍螺紋，保證壓緊螺釘安裝便利。

（2）線(xiàn)切割工序。線(xiàn)切割工序主要是按照測(cè)量好的導(dǎo)向條尺寸，從PCD及CBN復(fù)合片上切割下合適尺寸的導(dǎo)向條。PCD及CBN復(fù)合片一般皆為圓盤(pán)，如圖7所示。

修復(fù)鉸刀導(dǎo)向條所使用的CBN復(fù)合片為f58mm×2.0mm和f58mm×3.2mm的圓盤(pán)，從上海藍(lán)領(lǐng)廠(chǎng)家所購(gòu)的進(jìn)口材料，如表2所示。

圖6　鉸刀壓緊螺釘及螺釘槽

圖7　PCD（CBN）復(fù)合片

表2　導(dǎo)向條修磨所購(gòu)的CBN復(fù)合片和PCD復(fù)合片

（3）刃磨工序。工模具車(chē)間在修復(fù)一號(hào)廠(chǎng)所用的德國(guó)MAPAL鉸刀導(dǎo)向條時(shí)采用PCD刀片焊接工藝，刀片厚度要求為1mm，但采購(gòu)的刀片厚度為3.5mm，這樣就要求將外購(gòu)的刀片在萬(wàn)能工具磨床上磨至1mm。原先磨削PCD刀片時(shí)要將刀片粘在研磨板上，用金剛石碗型砂輪側(cè)面進(jìn)行磨削。但因?yàn)榧庸r(shí)間長(zhǎng)，磨削效率低，滿(mǎn)足不了前方交貨周期，刃磨工藝各步驟、時(shí)間調(diào)查表如

表3所示。

表3　刃磨工藝各步驟、時(shí)間調(diào)查表

原來(lái)磨削時(shí)用膠將復(fù)合片粘接在磨削好的方鐵上（見(jiàn)圖8），這種方法存在以下劣勢(shì)：①由于膠的作用力不夠強(qiáng)，不能大的進(jìn)給量，否則會(huì)使復(fù)合片飛出。②不能持續(xù)磨削，否則，隨著溫度變高，膠會(huì)失去粘性，導(dǎo)致復(fù)合片脫落。③測(cè)量時(shí)，用百分表測(cè)出方鐵和復(fù)合片的厚度差，算出復(fù)合片的厚度，測(cè)量不方面、不直觀。

圖8　原先的磨削方式

改進(jìn)后用精密鉗子夾持復(fù)合片，用盤(pán)型砂輪進(jìn)行磨削，能夠?qū)崿F(xiàn)大的進(jìn)給量和持續(xù)磨削，用對(duì)表塊進(jìn)行對(duì)比測(cè)量，提高了測(cè)量效率和準(zhǔn)確性，如圖9所示。

（4）高頻焊接工序。PCD等復(fù)合片的焊接要用到銀焊片，銀焊片規(guī)格非常多，下面是其中的一部分介紹：

DHAg―35B 熔化溫度：607°～702°，適用于換熱器焊接。

DHAg―30B 熔化溫度：677°～766°，熔點(diǎn)稍高，接頭有較好韌性，可釬焊銅、銅合金及鋼等材料。

DHAg―25B 熔化溫度：700°～800°低廉的無(wú)鎘釬料，較好的潤(rùn)濕性和填充能力，但熔點(diǎn)提起高，可釬焊銅、銅合金及鋼等材料等。

通過(guò)咨詢(xún)查證，選擇了合適的銀焊片和銀焊劑，其參數(shù)如表4所示，另外復(fù)合片在焊接時(shí)溫度不能超過(guò)700°。

（5）外磨工序。外磨工序磨削導(dǎo)向條時(shí)，由于導(dǎo)向條的硬度高，通常磨削硬質(zhì)合金使用的金剛石砂輪無(wú)法磨削，必須使用陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪（見(jiàn)圖10），為此專(zhuān)門(mén)定制采購(gòu)了砂輪（見(jiàn)表5）。

圖9　改進(jìn)后的磨削方式

表4　導(dǎo)向條修磨所購(gòu)的銀焊片和銀焊劑

圖10　定制的人造金剛石砂輪

表5　導(dǎo)向條修磨所購(gòu)的金剛石砂輪

4. 結(jié)語(yǔ)

各類(lèi)CBN刀片的修復(fù)每年至少為企業(yè)節(jié)約費(fèi)用30萬(wàn)元。刀桿的成功修復(fù)每年至少為企業(yè)節(jié)約50萬(wàn)元。此類(lèi)刀具的修復(fù)，在節(jié)約成本的同時(shí)減少了企業(yè)對(duì)此類(lèi)刀具、刀片的庫(kù)存量，縮短了外購(gòu)周期，為企業(yè)的生產(chǎn)提供了保證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王繼宏. 超硬刀具材料應(yīng)用前景廣闊[J]. 機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2002（5）：61-62.

收稿日期：（20150106）