加工中心鏜孔加工防振技術

■浙江通力重型齒輪股份有限公司 （瑞安 325207） 杜王靜

材料牌號為HT200的減速機箱體，經模型鑄造，去應力退火后，硬度150～230HB，金相組織主要以珠光體的形式存在。加工部位如圖1所示。

圖1

箱體軸承孔一般采用鏜削的方法加工至圖樣要求。長徑比在5倍左右時，極易出現鏜孔振刀現象，從而影響孔的同心度、圓柱度和表面粗糙度。

采用防振刀具加工，雖然能解決振刀問題，但刀具成本昂貴，一般中小企業難以承受。

1.鏜孔加工方法分析

為保證箱體經模型鑄造去應力退火后正常加工，在模型鑄造時，軸承孔應適當留余量。如金屬模型鑄造的減速機箱體，為避免鑄造誤差使工件尺寸超差，圖樣要求φ62H7、長度315mm的軸承孔，一般留直徑余量2～4mm。鏜削時存在以下困難：

（1）粗鏜時，鑄件類粗鏜可轉位硬質合金刀片單邊切深0.75～1.75mm，切削刃寬0.25mm，切削參數如表1所示。

表1

通過以下公式可以計算切削扭矩：

式中，Mc是切削扭矩；vc是線速度；ap是切削深度；Fn是每轉進給量；kc是特定切削力；Dc是孔徑；n是轉速。

不同切深量，雙刃粗鏜刀所產生的切削扭矩如表2所示。

表2

經測試，出現振刀，切深越大，雙刃所產生的切削扭矩越大，振動越強烈，勉強加工3件，刀片出現崩刃，無法繼續使用。

（2）為排除粗鏜振刀對精鏜的影響，先用防振刀進行加工，保證表面質量，再進行精鏜測試。精鏜時，鑄件類精鏜可轉位硬質合金刀片單邊切深0.25mm，切削刃寬0.12mm，切削參數如表3所示。

表3

通過公式（1），計算得出單刃切削所產生的切削扭矩如表4所示。

表4

經測試，出現振刀，刀片磨損很快，軸承孔同心度、圓柱度和表面粗糙度遠遠超出圖樣要求。

鏜孔加工是目前較為普遍的孔加工工藝，能保證零件加工精度，但長徑比在5倍徑左右時，非防振鏜刀加工鑄件軸承孔易發生振刀。采用防振刀，則面臨高昂的刀具成本，以山特維克可樂滿防振刀為例，鏜直徑62mm的防振鏜刀，單件價格一般在4～6萬元。

2.改進后的鏜孔加工技術

鏜孔發生振刀，主要的原因是鏜削加工所產生的切削扭矩大于或等于機床、工件裝夾系統的固有預緊扭矩，從而產生振動。因此當減小切削扭矩時，則遠離了機床、工件裝夾系統的固有預緊扭矩，避免了振動的產生。減小切削扭矩的措施如下：

（1）選用小刃寬，帶前角刀片。小刃寬，帶前角刀片具有更加鋒利的切削刃口，能減小單位面積內所受的切削力。改進后的粗鏜刀片刃寬、前角如圖2所示，精鏜刀片刃寬、前角如圖3所示。

圖2

圖3

（2）適當提高線速度，減小進給量。優化后的切削參數，如表5所示。

表5

產生的切削扭矩如表6所示。

表6

經測試，非防振刀粗鏜，無振刀現象出現，余量預留均勻。但需注意的是，線速度的提升，應考慮刀片本身的耐磨性，不同品牌廠家，耐磨性能各有不同，主要受涂層技術的限制，國內可提供線速度120m/min以內耐磨性較好的刀片，線速度120m/min以上需進口Sandvik、KENNA、SECO、Iscar等公司的刀片。

（3）減小切深。從以上表格的計算數據看，不同切深對切削扭矩也存在較大影響，切深1.75mm產生切削扭矩是切深0.75mm產生切削扭矩的2.3倍。因此，在精鏜時，切深優化為0.14mm，線速度優化為155m/min，進給量優化為0.12mm/r，鏜削加工產生的切削扭矩為0.000 52kc，與改進前的精鏜相比，切削扭矩減少了55.17%，增加內冷鑄件切削液，效果更佳。

經測試，非防振刀精鏜，無振刀現象出現，同心度、圓柱度和表面粗糙度均符合圖樣要求。從檢驗記錄和生產統計來看，已穩定加工503件箱體，滿足批量生產要求。

3.結語

鏜孔技術是當前自動化生產的重要工序之一，結合數控機床應用，合理選擇刀片、切削參數，充分發揮刀具本身的價值，給企業帶來更多的利潤空間的同時，也為我國制造業的可持續發展增添一份力量。