薄壁件殼體上,深孔加工也沒那么難!
加工液壓提升器殼體時,遇到一種深孔加工難題。提升器殼體如圖1所示,材質為HT250,硬度要求 170~241HB。其結構為薄壁殼體,在殼體垂直壁面上有 8 個 Φ11 深孔。
深孔貫穿整個殼體,通過螺栓與后橋殼體連接,固定提升器總成。
提升器工作時同時承受螺栓預緊力及剪切力,因此,對其位置度要求相對較高。本提升器殼體加工難點在于 8 個貫穿深孔的加工,鉆孔深度與鉆頭直徑比值達到 17,加工難度較大。
加工思路
結合現有生產條件和提升器殼體深孔結構特點,采用的加工方案是: 對深孔加工進行有效分解,將深孔加工分成兩道工序,分別從殼體底面和頂面兩端對鉆。
這樣避免了加工中剛性差、易引偏的問題,需要解決的重點問題是: 如何保證兩端加工時的同軸度問題,深孔同軸度通過定位夾具和加工中心精度保證。
加工方法
采用的加工方法如表所示:
刀具采用Φ11mm的中心冷卻鉆頭,轉速1000r/min,切削速度 34.5 r/min,精鏜對角兩個孔作為10序定位銷孔(見圖3) 。
夾具方面,為保證10序8個孔能夠準確地與前道工序對接,采用一面兩銷定位,利用5序精鏜出來的2個Φ11mm孔為定位銷孔,復制5序的加工刀具和切削參數,鉆深95mm至通。
加工調試中崩刀
此方案的加工精度主要靠設備及夾具精度來保證,在此基礎上兩次加工,只要中心重合即可實現完美對接。在實際調試過程中,加工10序與5序孔對接時,出現鉆頭斷裂損壞的情況,如圖4所示。
崩刀問題的分析解決
4.1 定位問題
首先分析夾具對加工精度的影響。對5序定位孔的尺寸精度和位置精度以及10序定位銷的設計及制造精度進行了檢測及計算,均在設計要求內。排除了夾具兩次定位不同心的問題。
加工中可能有鐵屑或其他雜質依附在夾具表面從而使零件裝夾不到位。利用三坐標,測試了6件產品,測試的內容為5序加工后的其余6個直徑11mm孔相對定位孔的位置度,測量結果如表 所示。
表2 孔位置度
從以上數據可以看出,CV1200B立式加工中心對于位置度的保證精度相對較高,排除了機床、刀具、夾具的影響因素。
4.3 毛坯材質及硬度
為了進一步查找問題,用線切割將提升器殼體崩刀孔進行剖解。剖解發(fā)現,5序、10序對接的部位有臺階,具體形態(tài)如圖5所示。
對孔進行精測后發(fā)現,10序鉆孔時的定位是精確的。由剖切面的刀具印痕可以看出加工過程中鉆頭出現了明顯偏移,造成鉆頭偏移的原因是鉆頭在加工時受到了外力。
對以上可能引起崩刀問題的各因素進行分析排除后,崩刀問題依然發(fā)生,因此還要對加工工藝參數和加工過程進行排查。由加工工藝可知,5序鉆孔時每次鉆深 20mm,10序同樣每次鉆深 20mm。對接時有鐵屑不均勻地堆積在出口處,影響了鉆頭的受力。
為了改善切削條件,及時把鉆頭附著的鐵屑排除孔外,并將鉆頭每次鉆深由 20 mm 更改為 8 mm。最終通過試加工和批量生產,鉆頭崩壞問題才得到解決。
以上分析可知,在加工殼體類零件貫通深孔時,如果采用兩端對鉆方案,對接處鉆頭容易發(fā)生偏移。發(fā)生偏移的因素往往涉及零件定位、零件裝夾、材質及硬度、工藝方法和工藝參數等。因此,深孔加工應注意以下幾點:
1) 工件定位準確。
2) 工裝夾具安裝正確。
3) 毛坯無疏松、氣孔、砂眼、硬點等缺陷。
4) 控制定位銷孔尺寸、位置精度和定位銷精度。
5) 加工鉆頭要求中心冷卻。
6) 二次鉆孔時鉆頭轉速和切削速度精準控制。
7) 嚴格控制鉆頭的每次鉆深。
8) 及時將鐵屑排除孔外。
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