内螺旋滚道铣削加工自制刀具的探讨

时间:2022-03-29 08:29:38 作者:雪莉 阅读量:58

介绍了我公司自制螺旋滚道加工刀具的设计、改进和应用过程。 论述了自制刀具在特殊零件加工中的应用和推广。 湖北宁非转向机械有限公司是汽车转向器的专业制造商。其主导产品为液压助力循环球转向器和机械循环球转向器,年生产能力超过20万台。 “宁非”牌转向器在行业内具有很高的知名度和市场占有率。 1.提出问题丝杠螺母副是转向器总成中最重要的部件之一,其中转向齿条和丝杠轴的关键结构是螺旋滚道。 螺旋滚道加工是机械加工行业公认的最难加工的工序之一,内螺旋滚道的加工更是难上加难。我公司有大量涉及内螺旋滚道加工的产品,主要展示各种螺距和节径。 我公司通常的工艺安排是:用滚道拉刀拉削-粗磨滚道保证形状和节径-精磨滚道。滚道加工占整个工艺生产周期的50%以上。 而且滚道拉刀的使用成本也很高,使用要求也很严格,都成为产能提升的短板,不适应提高生产率、降低生产成本的发展战略要求。 螺旋滚道由两个偏心圆弧组成。滚道最小底孔为φ29,有各种螺距(螺距T = 11,10,9.525,…),滚道加工有断续切削。 我公司原生产工艺采用专用螺旋拉刀拉削,单件耗时4分钟。 螺旋拉刀本身是一种复杂昂贵的专用刀具,对冷却环境、工装调整精度、机床导向精度、刀具本身的刃磨等要求非常高。,并且随着工具本身的使用和磨损,零件的尺寸也随之变化。 不得不采用粗磨工艺来保证尺寸和矫正滚道形状,这直接导致生产成本非常高,不利于提高生产效率。 二。初步计划为了提升公司的产能,我考虑采用其他高效加工。 一开始想到用玉米齿螺旋铣刀加工内螺旋滚道。但经过相关刀具工程师的讨论,结合零件的结构特点,玉米齿螺旋铣刀不适合多螺距、成本高等问题。 最终决定自行研制的刀具采用铣螺纹的加工工艺方案。 综合各方经验,结合螺旋滚道螺距大、截面形状复杂的特点,借鉴外螺旋滚道的加工现状,我采用YT15硬质合金刀片制作成型刀片,再将四个刀片焊接到刀杆上进行刃磨校正。 取切削速度υ=65m/min,刀具速度υ =800n/min,工件速度υ =32n/min。调整设备,开始试加工。 铣削一个工件需要3.5分钟,比拉削工艺需要的工时略快。 铣削后,滚道表面粗糙度Ra6.3μm 滚道70mm内的中径误差达到0.08mm,但可以接受。 连续加工10件后,发现叶片上缘后角开始磨损,工件螺旋滚道出现振痕。 连续加工40片后,刀片顶边后角磨损严重,有刺耳的尖啸声,测试停止。 三。进一步优化方案经过分析,发现以下因素影响刀具耐用度:①内螺旋滚道节径太小,只有φ30;②由于零件本身的结构,刀具有断续切削;③切削深度过大,达到3.5mm;④刀杆选材不合理,结构刚度不足;⑤自制成型叶片的几何精度存在较大误差。 鉴于诸多不利因素,我决定将刀片材料由YT15硬质合金改为HSS材料,并将刀杆设计为整体锥度结构,以提高刀体刚性,修改刀头相关参数,并提供刀具图纸,由专业刀具厂家合作生产,刀具厂家保证刃口形状和精度。 很快,刀具厂家送来了两把合格的刀具,每把报价110元。 在第二次试验中,根据刀具制造商的建议修改了切削参数,切削速度υ=37m/min,刀具速度υ =400n/min,工件速度υ =20n/min。3-5%的乳液用于冷却。 连续加工30件后,刀具开始磨损。再次停止测试。 刃磨刀具后,根据情况调整切削参数:切削速度υ=25m/min,刀具速度υ =250n/min,工件速度υ =24n/min。 考虑到一次进给深度过大,决定分两次进给,第一次进给深度为2.5mm,第二次进给深度为1-1.5 mm。 再经过一次试加工,滚道表面粗糙度可达Ra3.2-Ra6.3μm,滚道前后中径误差在0.05 mm以内,单件生产时间约4分钟,与拉削工艺单件生产时间相同。连续加工80件后,顶刃后角才出现磨损。试验表明,改进效果非常明显,采取的措施非常正确。 与刀具厂家沟通实际试用情况,决定再次改进刀具相关参数:将顶刃后角由6°提高到8°,前角降低到4°。 再次试用后,效果非常明显。只有100-150件刀具需要不断地刃磨和修整。 类产量略高于拉削加工,可以定型。 刀具量产后,每把刀具的成本已经降到了80元。 四。效果对比该制粉工艺的应用经过9个月的正常生产验证,生产一线反映良好,得到了车间领导和工人的好评。 据调查统计,针对该工艺的技术创新,车间在增产、节能降耗方面获得了很大的效益,主要有以下优点:1。自制铣刀铣削滚道与拉刀拉削相比,节约了刀具成本,占单个零件后成本可降低18%;2.完全可以统一零件滚道的中径尺寸,避免了过去拉刀磨损导致尺寸不一的混乱局面;3.同一种铣刀可以加工不同螺距和中径的零件,放弃了不同产品需要多把拉刀的情况;4.由于保证了铣削滚道的质量和尺寸,取消了滚道的粗磨工序,大大缩短了生产周期,节省了设备和人员等资源。 更直接的提高产能。 动词 (verb的缩写)前景考虑到整体式刀具的刀柄部分使用后废弃会浪费一定的成本,经过刀具厂家的进一步沟通,准备将整体式高速钢铣刀改为如图7所示的刀头结构,用定位键定位,用M6螺丝夹紧,做成整体式结构。 刀具磨损后,只有刀头被研磨,刀杆完好无损。 这可以进一步节省工具成本并减少工具更换时间。 考虑到分体式刀具的整体刚性,采用不同的内孔(不同滚道节径)制作相应杆径系列的刀杆。 铣削技术在滚道产品上成功使用后,下一步我打算将该技术推广到公司的其他产品上,比如接头内螺纹、迷宫密封槽的加工。 为宁非公司的“工艺创新和产品质量提升”做出更大的贡献!

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