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堆焊曲轴锻模高效加工手艺

来历:  内蒙一机团体瑞奸细模具备限公司     时候:  2014-12-01 13:30
 
堆焊曲轴锻模高效加工手艺

刘桂萍 彭志国 陈钧 张虎亮   郭毅 孟雪芬 龚太彦 王勇 杨俊仁 卢军 
孙靖 朱剑利 杨水兵 王义良 尹伟 胡志勇

(内蒙一机团体瑞奸细模具备限公司)

择要:本文针对堆焊锻模子腔硬度高,高硬度切削坚苦,加工本钱进步。以汽车曲轴锻模为例,经由进程对影响身分停止现实阐发和尝试研讨,提出接纳优化切削参数,刀具选用、公道编程等体例进步锻模的全体加工品质,公道节制的节制本钱。
关头词 :堆焊曲轴锻模、高硬度、高硬度切削

 
引      言
 
操纵报废模体,接纳增材手艺对锻模停止出产,堆焊后型腔硬度为HRC55-60。加工极为坚苦,出产效力低。以重车曲轴锻模为例,其布局特色曲直柄部位深、窄、凹圆角小。曲柄深度为65mm摆布,曲柄宽度为35mm摆布,最小拔模斜度1度。型腔凹圆角小,型腔凹圆角大部分为R3,型腔本身庞杂、拐点多,如图片(一)。实现模具中、高硬度的高速切削,将会是模具加工手艺的一次奔腾。
          图片(一)堆焊后,加工实现汽车锻模

 
一、传统锻模加工和高硬度、高效切削加工的辨别
传统锻模的加工体例是在模具钢退火状况停止切削加工(首要是铣削加工),而后淬火,硬度≥HRC42后停止磨削加工和电火花成型加工,留量停止打磨、抛光、修型和贴配。这此中手工工序占了全数加工周期的很大一部分。全体加工的周期长,出产效力低。
高效切削加工是接纳小切削量,经由进程刀具、法式、机床等,使切削机能的改良和切削力下降,保障效力。在保障整机精度和品质的条件下,经由进程对加工进程的优化,进步单元时候资料切除量来进步加工效力和装备操纵率、下降出产本钱的一种高机能加工手艺。
经由进程对照,从进步单元时候资料切除量停止研讨,经由进程固化工艺计划、优化切削途径、参数、公道选用刀具等办法,实现高效、高硬度加工。
 
二、高效切削手艺在铣削模具型腔工艺阐发
在切削中单元时候的资料切除率取决于切宽、切深和每齿进给量等;装夹、找正、换刀等出产帮助时候一样是影响出产效力的首要身分。可见,高效加工触及整机建造全数进程。加工工艺触及毛坯建造、工艺线路制定、工艺体例拔取和装夹定位、刀具和切削参数等方面,是决议加工效力的关头手艺。若何实现平均的毛坯余量、便利疾速的装夹体例、疾速高效的资料切除进程是实现产物高效加工的关头。出格是切除进程中余量渐变,切削力、机床负载都随余质变更,间接影响全数法式段的切削速率。对全数工艺进程来讲,工序之间的公道跟尾,平均节制余量,是进步全体效力的关头。
针对堆焊曲轴锻模的特色,其毛坯建造、装夹定位根基是肯定的,可看做常数看待。是以堆焊曲轴锻模切削加工工艺的关头手艺首要包含工艺计划肯定(公道节制硬度)、切削体例和切削参数的优化,数控编程手艺及刀具途径挑选。
起首在机器加工工艺方面研讨刀具、切削参数、法式途径是咱们提效的出力点,即:经由进程肯定公道的工艺体例、公道选用刀片,优化切削参数、法式途径。其次在热处置工艺方面研讨在保障品质的条件下改良资料切削机能,终究到达高效力加工、低刀具耗损的目标。
 
三、高速切削手艺在铣削锻模具型腔中的利用与阐发
 
3.1  工艺计划肯定(公道节制硬度)
经由进程尝试得出;堆焊曲轴锻模硬度HRC50-HRC51时的加工效力是硬度为HRC56 -HRC58时的1.5倍,刀具耗损数目是其三分之一。新建造锻模硬度在db=2.9-3.2(HRC40-47)。肯定的工艺计划:实现加工立体后,在焊接地区立体内停止硬度丈量,若硬度≥HRC51,增添回火工序,保障型腔硬度db=2.9-3.2(HRC40-47),以改良切削机能。
 
3.2公道选用切削参数及刀具:
(1)切削体例的挑选
在高切削加工中,应尽能够选用顺铣加工,由于在顺铣时,刀具刚切入工件产生的切屑厚度为最大,随后逐步减小。在逆铣时,刀具刚切入工件产生的切屑厚度为最小,随后逐步增厚,如许增添了刀具与工件的磨擦,在刀刃上产生大批热,以是在逆铣中产生的热量比在顺铣时多良多,径向力也大大增添,减缓了高硬度切削时切削热对刀具的毁伤。同时在逆铣中刀刃受力状况较顺铣更加卑劣,下降了刀片的操纵寿命,顺铣和逆铣时刀具切入工件的进程,如图(二)所示。


 顺铣                                                                       逆铣
                         图(二) 刀具切入工件的进程表示

   刀具选则上经由进程阐发加工中的切削道理和现实出产环境,首要斟酌以下方面:
 
   粗铣顶立体时用牛鼻子刀,它切削微弱,具备杰出的不变性,加工中无振动,金属去除率高,连系齿距和刀片的挑选(直径尽能够大些,如63刀),同时具备镜立体、峻峭面加工能力,并能保障杰出的光亮度。与立铣刀比拟它的侧刃不易崩刀,与球头刀比拟,其步距可大,切削线速率高。
 
精铣型腔时咱们选用球头铣刀,球头铣刀因切削进程中被加工曲面与铣刀球面的国法线颠末铣刀球面的球心,使干与过切景象易于监测,切削活动轨迹易于节制,刀体尺寸应连系布局特色来斟酌,尽能够挑选长径比小的刀具。长径比最好节制在4:1之内,更合适加工曲轴锻模子腔的布局庞杂。在加工中咱们斟酌刀具、产物特色尽能够选用大直径刀具,但履行后一道法式的刀具的直径要大于或即是履行前一道法式刀具直径的1/2,如许能力保障这把刀具途径笼盖上一把刀具最初加工的途径,不会在部分留有凸包,保障余量平均和杰出的切削环境。
部分精加工(清根),型腔凹圆角大部分为R3用φ6R3停止精加工,能够一次把全数型腔加工实现,不接刀陈迹,外表粗拙度好。体例是要先求出R3刀具加工不到的边境,再用三维偏置加工边境里的曲面。刀具的悬伸长度要60mm,刀具长径比到达了10 : 1切削不变性差,刀杆接纳硬质合金资料,进步刀具切削的不变性。在数控铣床上停止过加工尝试,由于主轴反转展转精度高,经由进程节制切削参数,清根用φ6R3球头刀在长径比到达101的环境下,等高精加工6小时,刀具无缺无损,一把刀可加工实现的一套块曲轴锻模。按照多年的加工与察看,咱们针对最小拔模角和最小圆角,挑选1°的锥度球头铣刀,很好地知足了加工战略的请求。
堆焊曲轴锻模的加工,要进步加工效力,不能纯真进步转速与进给。刀具长径比跨越必然比例后,转速不易太高,不然刀具摆动加重,磨损会更快。在挑选刀具及刀片刻咱们对这些身分停止综合斟酌,取得了明显结果。
刀片材质挑选涂刀片应挑选高韧性硬质合金,这是斟酌到此类商标刀片的切削刃宁静机能好,可蒙受高硬度切削时刀具蒙受的庞大的径向切削力和猛烈的切入、切出打击。氮化钛铝、氮化钛涂层刀片)。它具备的硬度高、杰出的切削机能,合适高硬度切削(知足硬度为HRC42-45加工的全数条件)。刀片外形上看,挑选圆形的刀片,由于圆形刀片强度较高,防止了垂直切削,在切削高度变更时,铸件分开垂直面,更好改良切削力,刀刃不易产生破坏,即便刀片一个方位破坏后,圆形刀片可变更多个方位操纵,直到全数圆周都磨损才报废,经济性高。长方形或靠近长方形的刀片切削力变更大,磨损后刀片只可变更一次,刀具本钱较高。
(2) 肯定公道的切削参数
肯定公道的切削参数,便是在充实斟酌刀具耐费用的环境下对切削参数停止优化。
以堆焊曲轴锻模加工均接纳硬质合金刀具涂层刀具为例,故m为常值。即
T=(C0/v)1/m= C/v4  。
因而可知切削速率v 对刀具耐费用T的影响水平。即切削速率v越小,刀具耐费用T越大。但切削速率v小,休息出产率低,故不能一味地经由进程下降切削速率v到达进步刀具耐费用T的目标。应研讨在保障必然出产率的条件下,追求刀具最小耗损即进步刀具耐费用T。经由进程尝试法可求出切削深度ap,进给量f对刀具耐费用T的影响干系,其干系为:
             T= CT/ (V 1/m f1/m1 ap 1/m2)
颠末尝试咱们肯定了优化的切削参数配比。即粗精加工时的切削参数环境见下表:
加工硬度
加工深度
切削参数
吃刀量(mm)
切削速率(m/min)粗加工
切削速率(m/min)精加工
HRC45-50
0-30
0.3
650-700
1000-1400
31-65
0.4
750-800
1200-1500
HRC50-52
0-30
0.3
600
1000-1200
31-65
0.4
700-800
1200-1500
 
3.3  优化数控编程及刀具途径:
数控法式的体例应尽能够使刀具蒙受载荷平均,防止刀具走刀标的目的的俄然变更,防止因部分过切而形成刀具的破坏。经由进程数控编程法式弥补机床CAM体系能按照加工刹时余量的巨细,主动对进给率停止优化处置,可削减刀具破坏。在加工体例上接纳层铣深度优先,如许可下降抬刀次数;刀具进刀接纳斜拔出,防止刀具俄然蒙受庞大载荷而形成刀具的破坏。尽能够削减刀具的缓慢换向,同时斟酌加工差别阶段接纳差别法式。粗加工中的修圆和光弧毗连功效都应去掉,如许可削减反复刀路,进步效力。对数控粗加工法式刀路及数控法式摹拟结果停止摹拟阐发(见图三),确认数控法式刀路的靠得住性,阐发得出无过切及刀具碰撞景象。在优化法式时尽能够斟酌加工余量径向大于轴向,首要是斟酌到走刀时,若是刀具产生断刀景象,径向比轴向更轻易扎刀。 

                      
                                  图片(三)数控法式摹拟结果图
为进步加工效力及保障刀具强度,粗加工时挑选的刀具直径较大,致使精加工时加工余量不平均,为了保障加工后产物的外表品质,精加工时接纳的法式应充实斟酌刀片的磨损及刀片本身的耐打击性,尽能够保障清根时余量平均。停止了数控精加工法式参数设想及数控精加工法式刀路设想。表示图见图片(四)。
 
     
 
                                                                                     
 
图片(四)数控精加工法式刀路表示图                                图片(五)清根刀路部分缩小图
 

       在切削加工中首要挑选回路或单一途径切削。这是由于在换向时,机床主轴速率有缓冲进程(告急降速)而后再履行下一步操纵;机床再次运转法式加快到一般速率须要必然时候,对外表精度、加工效力均有影响,且有能够在拐点处产生过切,打刀、啃刀景象。挑选单一途径切削形式来停止切削,尽能够地不间断切削进程,尽能够削减刀具的切入切出次数,以期取得绝对不变的切削进程。停止部分精加工
时必然要辨别型面是峻峭地区仍是立体地区,峻峭地区接纳分层加工,如许可有用的减小切削力,立体地区接纳由内向内环抱加工,可减小了切削力同时有用进步切削效力,防止球刀中间持续切削。如图片(五)为部分精加工刀路部分缩小图。
四、竣事语
 
   在加工工艺中引进高效加工的观点思惟,能够改良咱们的模具设想、进步模具出产效力、下降模具全体本钱有着深远的意思,为咱们的模具产物以高品质、高效力、遐龄命、低工期、低本钱的姿势走向市场、争夺了更大的空间。
参考文献
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2 付荣柏. 焊接变形的节制与改正. 机器产业出书社,2006(8)
3 韩步愈主编 金属切削道理与刀具 机器产业出书社
4 武友德、吴伟主编 机器整机加工工艺体例 机器产业出书社 2009(11)
5 赵慧欣等主编 机器建造工艺根本 电子产业出书社 2008(1)

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