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如何满足加工孔的粗糙度要求(二)

来源:如何满足加工孔的粗糙度要求(二)作者:李经理网址:浏览数:354 

满足粗糙度要求的考虑方向

实际生产中,要满足加工孔孔壁的粗糙度,或者要解决零星出现的粗糙度不合格现象,我们需要从多方面来考虑。

1、刀具

刀具的制造技术创新,给孔加工的粗糙度满足带来众多有力支持。但实际使用中,我们需要了解各种新型刀具的材料、结构和切削参数等,只有熟练掌握了相关知识才能够最终满足和解决粗糙度问题。在实际解决粗糙度的过程中,我们不可忽视下面几个方面:

1)刀具主、副偏角和刀尖圆弧,从图1可知,刀具主、副偏角和刀尖圆弧及进给量对加工孔壁的粗糙度影响是重要的可见因素。

2)刀尖圆弧、背切刀量和进给量三者的合理匹配,合适的切削参数可预防花斑纹、积屑瘤、鳞刺及设备的共振等造成孔壁粗糙度变差的现象出现。如进给量f的设置就是一个注意点,设置不合理就会影响孔壁的粗糙度,太大导致粗糙度变差,太低同样会导致粗糙度满足不了。在甲刀具加工中认为是合理的进给量,可能在乙刀具加工时就不一定是合适的进给量了。同样的进给量,不一样的刀尖圆弧,其粗糙度可能就是不一样的结果。

主切削刃的切削厚度跟刀尖的圆弧相关,没有圆弧的刀尖假如f选择0.1mm/r这很正常,但对刀尖圆弧为R0.8mm时,ap值为0.05mm,则R圆弧刀具的进给量f选择0.1mm/rrε=0,主偏角为75°时,主切削刃的法向厚度为0.966f,即法向切削厚度为0.0966mm;而刀尖圆弧rε=0.80mm时,同样ap=0.05mmf=0.1mm/r的条件下,主切削刃的法向厚度只有0.259f,即法向切削厚度为0.0259mm

同样的进给量,在ap相同时,刀尖圆弧的差异性导致主切削刃的法向切削厚度不一样,孔的精加工刀具当法向厚度小于0.04mm时,往往会造成切削刃不容易切入过渡加工面;圆弧刀刃切削到的厚度很小,还会造成不均衡切削厚度出现,这时刃口的附着力达不到均衡切削的条件,致使切削过程中出现刀杆颤动的现象,从而加工面出现花斑纹表面。

当碰到刀尖圆弧时,需要根据ap值得大小来计算主切削刃的法向厚度是否足够。在主切削刃上的最大法向厚度达到正常的切削厚度(如铝合金材料的精加工一般取0.05mm以上)应该可以满足正常精切削加工。当ap值达到0.2mm以上时,一般小圆弧刀尖的法向厚度就足够圆弧刀刃切入过渡加工面了,所以有时候刀具的圆弧设定与精加工的ap一定要匹配起来。即当进给量小的时候,刀尖圆弧尽量选择小一点,保证切削加工过程中刀具刃口能够正常切入过渡表面。

一般ap的最小值选择刀尖圆弧半径的1/3比较合理。

3)刀具刃口形状,满足孔壁的粗糙度要求,一种方法可以通过调整刀具的切削参数和提高刀具刃口的粗糙度,有时候另外一种方法则需要降低刃口的平直度来满足图纸要求。如精加工某零件的锥孔,锥孔孔壁粗糙度有Rz值和Rv值要求,这时使用正常的铰刀刀具刃口和切削参数很难达到图纸要求,加工的锥孔粗糙度值往往比较低,这个问题最后通过改变切削刃的刃口来达到要求。有时候当粗糙度达不到最低要求时,不但可以通过调整进给量以及主、副偏角的大小来尝试满足图纸要求,而且还可以通过改变改变刃口的粗糙度来实现。

4)刀具的容屑槽,采用镗杆形式的刀具,在加工中容屑槽长度是不容忽视的关键点。容屑槽的长度直接影响到切削是否能够正常排出。使用理想的镗把刀具,在镗杆的直径接近加工孔径时,对后排屑结构来说,容屑槽的长度更需考虑,即容屑槽的长度必须大于孔壁深度,从而保证切削的顺畅排出。有些前排泄的容屑槽长度在不影响刀具刚性的前提下最好也要超过加工孔深度,避免前排屑不畅导致切削划伤已加工孔壁。

5)镗把刀具的导条与刀尖的OVERHANG(径向落差)和ADVANCE(轴向落差),目前,汽车零部件的孔加工,越来越多的选择带导条的镗把。但是假如不熟悉镗把的一些细节调整特性,在加工过程中,就会出现由镗把原因造成导条对孔壁的拉毛、挤压和刮伤等缺陷。刀片材料与导条的匹配也是一个考虑因素,PCD刀片与PCD导条,在加工铝合金选择56mm,加工铸铁一般选择810mm。而硬质合金刀片与硬质合金导条的配合则又是另外一种配合尺寸,即选择更大一点的OVERHANG,一般可选择812mm。合适的OVERHANG使镗把在加工过程中易建立油膜,达到既让导条起到支撑的作用,又不让导条碰到已加工面。

ADVANCE一般选择1.5f值(单刃口),这样既达到镗把导条在轴向的及时跟进,又避免过渡加工面弹性变形后碰到导条顶部。合适的ADVANCE可消除刀具导条轴向干涉使加工孔壁的粗糙度满足要求。

6)合适的刀具材料,孔壁粗糙度的要求,刀具刃口的锋利性和耐磨性也是考虑元素。目前汽车制造业切削加工的刀具材料越来越趋向满足更锋利、更耐磨的特性,PCDCBN和硬质合金涂层刀具等已经广泛应用,这种刀具材料不但锋利性、耐磨性一流,而且可以实施高的线速度达到高效率的目的。新型刀具材料更能满足加工孔的粗糙度要求,所以有时候出现满足不了加工孔的粗糙度要求时,在设备主轴转速允许提高的前提下,不妨选择一些高硬度、高耐磨性的刀具材料来加工孔壁。