刮板鉆锪孔加工技術(shù)改進(jìn)

　　項(xiàng)目背景

　　目前刮板的加工主要是由刮板專用機(jī)具來完成的，使用一個(gè)專用的復(fù)合刀、一個(gè)工序來完成刮板的鉆孔和锪面。雖然加工時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，但由于加工方式、部分刮板的加工量大、刮板螺栓窩結(jié)構(gòu)、鍛造圓角和錯(cuò)模等因素影響，造成了锪平面過程中吃刀量增大、排屑困難等問題，使得刀具的消耗非常嚴(yán)重，刀具費(fèi)用也成倍增加，同時(shí)生產(chǎn)效率也受到影響。

　　本成果通過確定合理的锪平加工余量、改進(jìn)鉆孔锪平專用復(fù)合刀結(jié)構(gòu)、螺栓窩結(jié)構(gòu)，刮板鉆锪孔加工工藝改進(jìn)等技術(shù)措施，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，大大降低了刀具費(fèi)用。

　　02

　　研究?jī)?nèi)容

　　1.技術(shù)分析

　　從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)到實(shí)際加工的各過程進(jìn)行分析，造成刀體磨損主要有以下幾個(gè)方面：

　　(1)加工方式因素：刮板專機(jī)使用鉆孔锪平專用復(fù)合刀，一次加工完成鉆孔和锪平面工序，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，但在锪平時(shí)易擠壓螺栓窩中的鐵屑，造成鉆桿部分磨損。

　　(2)鍛造毛坯加工余量不合理：為提高模具的使用壽命，將加工余量增大，有部分刮板锪平處的加工量達(dá)到20mm以上，造成26孔未鉆通時(shí)锪平刀已開始加工，無法進(jìn)行排屑，使刀體下端在短時(shí)間磨損嚴(yán)重，甚至在加工時(shí)就易發(fā)生與工件研死，使刀體連刀柄整體報(bào)廢。如圖1和圖4。

　　(3)螺栓窩結(jié)構(gòu)：由于部分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及鍛造圓角要求所限，如圖5鍛件，锪平面尺寸為64*39，刮板锪平處的加工量達(dá)到20mm以上，造成锪平時(shí)螺栓窩中的鐵屑嚴(yán)重磨損鉆桿部分，造成刀體損壞。

　　(4)刀具使用問題：由于刮板的三個(gè)孔是鉆、锪連續(xù)進(jìn)行的，有時(shí)在加工過程中刀片的切削發(fā)生蹦刃后仍在切削加工，操作者若不及時(shí)更換刀片，會(huì)造成刀體損壞。

　　2.技術(shù)方案

　　聯(lián)合鍛工、設(shè)計(jì)研究所技術(shù)人員將目前刮板鍛件螺栓窩加工量大的進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，重新制作刮板模具，使刮板鍛件螺栓窩合理擴(kuò)大，以解決鉆孔、锪面時(shí)吃刀量大、排屑困難的問題。同時(shí)，對(duì)比專用的復(fù)合刀與標(biāo)準(zhǔn)U鉆、平面或球面銑刀分序加工在時(shí)間上及刀具消耗上的優(yōu)劣，確定最終加工方案，改進(jìn)刀具、管理等其它問題。

　　3.改進(jìn)過程

　　根據(jù)上述分析，對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工工藝性、刀具結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)備性能等各方面進(jìn)行了全面分析，提出多項(xiàng)改進(jìn)意見，經(jīng)過不斷修正，采取了如下技術(shù)改進(jìn)方案及措施：

　　(1)確定合理的锪平加工余量

　　與鍛造分公司進(jìn)行技術(shù)銜接，將目前幾種加工余量大的刮板鍛造毛坯锪平面的加工余量控制在1-3mm，舊鍛造模具使用報(bào)廢后新請(qǐng)制的鍛造模具按會(huì)簽的加工余量制造。

　　(2)改進(jìn)鉆孔锪平專用復(fù)合刀結(jié)構(gòu)

　　根據(jù)上述情況經(jīng)與刀具廠家協(xié)商，采取將鉆孔锪平專用復(fù)合刀改為分體結(jié)構(gòu)的方案(如圖6)，這樣在使用時(shí)發(fā)生上述情況，只更換下部刀體，刀柄仍可使用，可節(jié)約工具費(fèi)用。

　　(3)質(zhì)量措施

　　合理調(diào)整設(shè)備切削參數(shù)，提高設(shè)備剛性，減少震動(dòng)，避免刀具因斷續(xù)吃刀而折斷;提高操作者的責(zé)任心，集中精力生產(chǎn)，加強(qiáng)設(shè)備監(jiān)控及時(shí)更換刀片，避免人為責(zé)任造成刀具損壞。

　　(4)螺栓窩結(jié)構(gòu)改進(jìn)研試

　　選擇了三種由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及鍛造圓角要求所限造成加工量大的產(chǎn)品，即43GL3-1、44GL301-1、105GL03-1三種刮板，由產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究所對(duì)其應(yīng)用功率統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，以確定螺栓窩改進(jìn)方案。強(qiáng)度分析結(jié)果圖附后。

　　根據(jù)有限元強(qiáng)度分析，刮板螺栓窩可增大10mm，由于設(shè)計(jì)及鍛造圓角的存在，加工余量減少效果不明顯，只有在增大螺栓窩尺寸同時(shí)縮小锪平面直徑尺寸才能取得效果，因此還需從加工技術(shù)方面進(jìn)行改進(jìn)。

　　(5)刮板鉆锪孔加工工藝改進(jìn)研試

　　根據(jù)加工方式的分析，刮板專機(jī)使用鉆孔锪平專用復(fù)合刀一次加工完成鉆孔和锪平面工序，由于鉆孔時(shí)的鐵屑都在螺栓窩中，锪平時(shí)易擠壓鐵屑，造成鉆桿部分磨損。因此制定以下工藝改進(jìn)方案：將目前刮板專機(jī)鉆孔、锪面一個(gè)工序改進(jìn)為兩個(gè)工序完成，由使用一個(gè)專用復(fù)合刀，改為標(biāo)準(zhǔn)U鉆完成鉆孔工序，锪面工序由平面或球面銑刀完成，專機(jī)改造為具有鉆孔、锪面分序進(jìn)行的功能并可換刀及編程的數(shù)控專用機(jī)床。由于專機(jī)改造投資未進(jìn)行，因此只能進(jìn)行工藝研試。

　　現(xiàn)采取的措施：對(duì)于锪平余量大的刮板產(chǎn)品， 將鉆孔和锪平面分為兩個(gè)工序進(jìn)行，在專機(jī)上完成鉆孔工序，在搖臂鉆床上完成锪平面工序，這樣可減少部分專用復(fù)合刀具的損壞，降低工具費(fèi)用。

　　對(duì)工藝研試中的工藝改進(jìn)方案(專機(jī)改造方案中分序換刀加工鉆孔、锪平面所需的時(shí)間)進(jìn)行驗(yàn)證，使用數(shù)控加工中心作為試驗(yàn)設(shè)備，模擬專機(jī)改造后加工情況，記錄下刮板裝夾完成后從U鉆鉆孔開始到平面銑刀锪面完成及兩序間換刀的總時(shí)長(zhǎng)，并將兩組加工時(shí)間數(shù)據(jù)對(duì)比。數(shù)據(jù)如下：

　　專機(jī)鉆孔復(fù)合刀加工(單件產(chǎn)品)所用時(shí)間：4分鐘。

　　分序換刀加工方案：設(shè)備使用數(shù)控加工中心，鉆孔使用U鉆，锪平面使用平面銑刀，(單件產(chǎn)品)所用時(shí)間：4.5分鐘。

　　通過對(duì)比兩種加工方式在生產(chǎn)效率上基本相同，但在專機(jī)上采用分序換刀加工方案可使用標(biāo)準(zhǔn)刀具，可以降低刀具費(fèi)用。

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　　應(yīng)用效果

　　通過確定合理的锪平加工余量、改進(jìn)鉆孔锪平專用復(fù)合刀結(jié)構(gòu)、螺栓窩結(jié)構(gòu)，刮板鉆锪孔加工工藝改進(jìn)等技術(shù)措施，在保證生產(chǎn)效率的同時(shí)，大大降低刀具費(fèi)用。

　　根據(jù)應(yīng)用情況統(tǒng)計(jì)，產(chǎn)量提高約30%的前提下，2018年比上一年度節(jié)約刀具費(fèi)13.93萬元。

　　04

　　推廣應(yīng)用前景

　　本成果適用于機(jī)電設(shè)備廠中部連接件刮板的鉆锪孔加工，已正式納入產(chǎn)品工藝進(jìn)行批量生產(chǎn)，效果顯著?？梢詰?yīng)用到機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)制造的行業(yè)，推廣前景廣泛。