刮板鉆锪孔加工技術(shù)改進

　　項目背景

　　目前刮板的加工主要是由刮板專用機具來完成的，使用一個專用的復(fù)合刀、一個工序來完成刮板的鉆孔和锪面。雖然加工時間短，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重，刀具費用也成倍增加，同時生產(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等技術(shù)措施，在保證生產(chǎn)效率的同時，大大降低了刀具費用。

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　　研究內(nèi)容

　　1.技術(shù)分析

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

　　(1)加工方式因素：刮板專機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到20mm以上，造成26孔未鉆通時锪平刀已開始加工，無法進行排屑，使刀體下端在短時間磨損嚴重，甚至在加工時就易發(fā)生與工件研死，使刀體連刀柄整體報廢。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到20mm以上，造成锪平時螺栓窩中的鐵屑嚴重磨損鉆桿部分，造成刀體損壞。

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

　　2.技術(shù)方案

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

　　3.改進過程

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

　　(1)確定合理的锪平加工余量

　　與鍛造分公司進行技術(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，舊鍛造模具使用報廢后新請制的鍛造模具按會簽的加工余量制造。

　　(2)改進鉆孔锪平專用復(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，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)，加強設(shè)備監(jiān)控及時更換刀片，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)計研究所對其應(yīng)用功率統(tǒng)計，進行有限元強度分析，以確定螺栓窩改進方案。強度分析結(jié)果圖附后。

　　根據(jù)有限元強度分析，刮板螺栓窩可增大10mm，由于設(shè)計及鍛造圓角的存在，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)方面進行改進。

　　(5)刮板鉆锪孔加工工藝改進研試

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

　　現(xiàn)采取的措施：對于锪平余量大的刮板產(chǎn)品， 將鉆孔和锪平面分為兩個工序進行，在專機上完成鉆孔工序，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，降低工具費用。

　　對工藝研試中的工藝改進方案(專機改造方案中分序換刀加工鉆孔、锪平面所需的時間)進行驗證，使用數(shù)控加工中心作為試驗設(shè)備，模擬專機改造后加工情況，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長，并將兩組加工時間數(shù)據(jù)對比。數(shù)據(jù)如下：

　　專機鉆孔復(fù)合刀加工(單件產(chǎn)品)所用時間：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)所用時間：4.5分鐘。

　　通過對比兩種加工方式在生產(chǎn)效率上基本相同，但在專機上采用分序換刀加工方案可使用標準刀具，可以降低刀具費用。

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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等技術(shù)措施，在保證生產(chǎn)效率的同時，大大降低刀具費用。

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

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　　推廣應(yīng)用前景

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