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山特维克可乐满汽车变速器零件加工的断屑与毛刺控制技巧

  • 2015-1-23 9:23:37
  • 来源:山特维克可乐满比尔•蒂斯多(Bill Tisdall)

切屑控制攸关每个工厂的生死存亡,切削刀具业最关心的问题就是如何始终如一的保持延性钢(例如SAE 1018、1020和8620)的断屑能力并且很好的控制毛刺。切屑控制不当会引发停机、零件报废或返工等问题,甚至会造成刀具断裂引发人员受伤事故和工厂停产,这些都是工厂不能容忍的底线。

通常来说,在半精加工、精加工和可变切削深度应用中存在切屑控制问题,汽车变速器行业的大多数车削加工都需要做好切屑控制。从亨利•福特(Henry Ford)和威廉•C•杜兰特(William C. Durant)时代开始,这个问题就一直困扰着所有的汽车制造商。尽管汽车业和切削刀具业有十分先进的技术,但是加工这些延性材料,仍然令操作人员、工程师和生产管理者深感头痛。从汽车业的已有经历和可预期的高峰生产水平来看,工厂无论如何都需要解决这一问题,才能顺应时代潮流,满足生产需求,保持盈利能力。

在解决切屑控制问题时,物理特性和经济成本都是首先要考虑的因素。我们一直都在使用的关于高效加工的方法,包括使用带正前角的刀具和使用最大的刀尖半径,在实际应用中的效果却不尽理想。因为尽管这些方案能使切屑变薄,从而延长刀具寿命并且提高生产效率,但同时也会大幅增加断屑难度。除此之外,很多零件都有表面粗糙度(Ra)要求,只有使用大的刀尖半径,才能达到合格的表面质量。

车削延性钢材产生的细长切屑会严重破坏正常的加工和生产。如果不能很好地断屑,切屑会缠绕住刀具而导致停机。如果老是出现停机,并且需要手动清理排出切屑,也会使操作人员感到十分烦恼。这不仅浪费时间,而且切屑温度很高,边缘又极其锋利,很容易伤人。另外,切屑还能沿着工件移动,划伤工件,最终导致零件报废或返工。如果切屑太长缠在切削刃与零件之间,还会出现更多问题,因为如果刀具对切屑进行了“再切削”,会导致断刀事故。

在自动化操作中,切屑控制同样会给物料搬运机器人或在线测量带来问题,因为切屑会干扰机器人的性能,并给出错误的仪表读数。

掌握运行参数

在量产加工环境中,零件加工包括铸件和锻件。材料整切通常不是问题。要改善这些加工作业的切屑控制需要考虑四个因素,即刀尖半径、切削深度、进给率和刀片的顶面槽形。

我们的目标是尽量增加切屑面积,而同时要保证零件精度,维持生产循环时间。为了增加切屑面积,切削深度不宜小于刀尖半径。当单侧切削深度为0.010英寸且刀片刀尖半径为0.031英寸时,切屑会变薄大约60%,因此断屑变得更加困难。 

过去的经验是,单侧切削深度决不能小于刀尖半径的66%,因为在该位置时,所有切屑都不再变薄(其变薄量为刀尖半径和切削深度的函数)。为了提高进给率而增加切屑面积,需要调整主轴转速。主轴转速是对刀具寿命影响最大的切削参数。虽然切削深度和进给率也很重要,但影响要小得多。 

当然,根据其他经验,提高进给率会降低表面质量。这种情况下,最好使用修光刃。当首次引入修光刃刀片时,他们只用作改善表面质量。但是,我们现在已经意识到通过提高这些修光刃刀片的进给率,既能保证表面质量,同时又能提高生产效率。

(jiao点com)



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