1前言

4在裝有減速器的客車變速器中，“蝶形”后軸承蓋作為連接變速器和減速器的重要零件，需要鉆一個直徑為20倍的斜油孔。有必要設(shè)計一個5°角的專用傾斜夾具。待鉆油孔的位置與機(jī)床的Z軸平行，使用啄鉆進(jìn)行加工。加工效率低，平均加工一個油孔需要4分鐘。

原生產(chǎn)線采用立式加工中心和臥式加工中心。因為油孔的存在，原來“一正一負(fù)”的立式加工工藝需要增加一個油孔鉆孔工藝和一套斜夾具，這樣就增加了一臺加工設(shè)備的投入，多了一個零件裝夾。

針對以上問題，通過工藝試驗，引入角頭加工油孔，并對原有刀具進(jìn)行優(yōu)化，以減少設(shè)備投資，提高加工效率。

2角頭的使用

為了減少后軸承蓋生產(chǎn)線加工單元的投資，需要減少工序數(shù)量，使兩道工序夾具夾緊在一個立式加工工作臺上。優(yōu)化后的工藝如圖3所示，單油孔鉆工藝成為工藝優(yōu)化和縮短的主要突破口。但與臥式加工中心甚至多軸加工中心不同的是，立式加工中心可以隨意改變角度，所以立式加工中心一般采用專用夾具，使待加工的斜油孔與立式加工中心的Z軸平行或垂直。

由于后軸承蓋所有油孔的角度都是5°，這是一個統(tǒng)一的角度，因此成為工藝優(yōu)化和使用角頭的重要前提之一。

根據(jù)前期設(shè)計的液壓夾具的朝向，確定了在立式加工中心上進(jìn)行5°角的Y軸加工，并將Z軸和Y軸加工組合在一起。角度頭的特殊定位塊用于限制角度頭在Y軸方向的5°。在設(shè)計角頭結(jié)構(gòu)時，還需要考慮機(jī)床的換刀和刀庫中刀具的放置姿態(tài)，避免大對刀和刀具碰撞的風(fēng)險。

注意:考慮到刀具在機(jī)床中的夾緊方向和零件的加工方向，可以通過改變夾具在機(jī)床內(nèi)部的放置方向來調(diào)整刀具在刀架上的位置和方向，避免大型刀具的設(shè)置，減輕刀庫刀具數(shù)量不足的壓力。

3工具優(yōu)化

生產(chǎn)線原來的刀具方案是用20倍直徑的高速鋼刀具，用啄鉆加工。進(jìn)給速度低，提刀循環(huán)次數(shù)多(25次)，刀具耐磨性差。刀具經(jīng)常因零件缺陷和刀具磨損而斷裂，導(dǎo)致零件和刀具報廢，增加加工成本。

為了提高效率，進(jìn)一步優(yōu)化角頭的使用效果，實驗中使用了與原工藝刀具相似的進(jìn)口合金刀具(118尖角鉆頭)，加工效率明顯提高。但由于進(jìn)口鉆頭的剛性和硬度極高，對機(jī)床精度要求較高，同時排屑需要較大的中心出水壓力(3MPa以上)。但是車間里的機(jī)床中央出水壓力都小于< 1.5MPa，所以經(jīng)常會出現(xiàn)刀具破損的現(xiàn)象。進(jìn)口刀具采購成本高，采購周期長，破損造成的損失也大，車間生產(chǎn)成本高。

查看刀具在生產(chǎn)線上的使用情況，發(fā)現(xiàn)刀具磨損的主要部分是刀尖，刀尖磨損很快，導(dǎo)致頻繁換刀甚至斷刀。18角鉆頭的徑向鉆削力大于軸向鉆削力，使得鉆頭具有較高的進(jìn)給速度。用于加工鋁合金等高延展性材料，性價比好。在40°角鉆頭的受力下，徑向鉆削力比較小，鉆頭的進(jìn)給速度不宜過高，而加工這種斜油孔特征的速度不是很高。所以先試驗了一個進(jìn)口鉆頭。雖然刀具壽命和切削效率有了明顯的提高，但刀具容易折斷，造成成本的極大浪費。

考慮到刀具的性價比和制造周期，我公司與國內(nèi)刀具廠家聯(lián)合優(yōu)化制造了一種鉆尖角為140°的20直徑合金鉆頭，用于加工QT500-7球磨鑄鐵的斜孔。經(jīng)過試驗，加工效率是進(jìn)口刀具的2/3，而刀具成本只有進(jìn)口刀具的1/6。

4優(yōu)化前后工藝性能對比

優(yōu)化后的實際加工情況如圖10所示。經(jīng)過連續(xù)加工驗證，新的工藝方案采用了角頭和140國產(chǎn)20倍直徑合金內(nèi)冷鉆頭，加工穩(wěn)定。與原工藝方案相比，油孔加工時間從4.5分鐘縮短到1分鐘，零件加工效率是優(yōu)化前的4倍以上，工序數(shù)量從原來的3個減少到2個，使用的機(jī)床數(shù)量從原來的2個立式加工中心減少到1個立式加工中心，刀具壽命從50個工件增加到1個刀具180件。

5結(jié)束語

角度的合理使用和刀具的優(yōu)化，促進(jìn)了加工單元的優(yōu)化，減少了后軸承蓋生產(chǎn)線加工單元中一個立式加工中心的投資，為小批量多品種生產(chǎn)模式的生產(chǎn)車間節(jié)省了設(shè)備投資，減少了搬運和裝卸零件的操作人員數(shù)量，降低了勞動強(qiáng)度，也降低了搬運和裝卸零件時發(fā)生磕碰的風(fēng)險。