加工中心镗孔加工防振技术

■浙江通力重型齿轮股份有限公司 （瑞安 325207） 杜王静

材料牌号为HT200的减速机箱体，经模型铸造，去应力退火后，硬度150～230HB，金相组织主要以珠光体的形式存在。加工部位如图1所示。

图1

箱体轴承孔一般采用镗削的方法加工至图样要求。长径比在5倍左右时，极易出现镗孔振刀现象，从而影响孔的同心度、圆柱度和表面粗糙度。

采用防振刀具加工，虽然能解决振刀问题，但刀具成本昂贵，一般中小企业难以承受。

1.镗孔加工方法分析

为保证箱体经模型铸造去应力退火后正常加工，在模型铸造时，轴承孔应适当留余量。如金属模型铸造的减速机箱体，为避免铸造误差使工件尺寸超差，图样要求φ62H7、长度315mm的轴承孔，一般留直径余量2～4mm。镗削时存在以下困难：

（1）粗镗时，铸件类粗镗可转位硬质合金刀片单边切深0.75～1.75mm，切削刃宽0.25mm，切削参数如表1所示。

表1

通过以下公式可以计算切削扭矩：

式中，Mc是切削扭矩；vc是线速度；ap是切削深度；Fn是每转进给量；kc是特定切削力；Dc是孔径；n是转速。

不同切深量，双刃粗镗刀所产生的切削扭矩如表2所示。

表2

经测试，出现振刀，切深越大，双刃所产生的切削扭矩越大，振动越强烈，勉强加工3件，刀片出现崩刃，无法继续使用。

（2）为排除粗镗振刀对精镗的影响，先用防振刀进行加工，保证表面质量，再进行精镗测试。精镗时，铸件类精镗可转位硬质合金刀片单边切深0.25mm，切削刃宽0.12mm，切削参数如表3所示。

表3

通过公式（1），计算得出单刃切削所产生的切削扭矩如表4所示。

表4

经测试，出现振刀，刀片磨损很快，轴承孔同心度、圆柱度和表面粗糙度远远超出图样要求。

镗孔加工是目前较为普遍的孔加工工艺，能保证零件加工精度，但长径比在5倍径左右时，非防振镗刀加工铸件轴承孔易发生振刀。采用防振刀，则面临高昂的刀具成本，以山特维克可乐满防振刀为例，镗直径62mm的防振镗刀，单件价格一般在4～6万元。

2.改进后的镗孔加工技术

镗孔发生振刀，主要的原因是镗削加工所产生的切削扭矩大于或等于机床、工件装夹系统的固有预紧扭矩，从而产生振动。因此当减小切削扭矩时，则远离了机床、工件装夹系统的固有预紧扭矩，避免了振动的产生。减小切削扭矩的措施如下：

（1）选用小刃宽，带前角刀片。小刃宽，带前角刀片具有更加锋利的切削刃口，能减小单位面积内所受的切削力。改进后的粗镗刀片刃宽、前角如图2所示，精镗刀片刃宽、前角如图3所示。

图2

图3

（2）适当提高线速度，减小进给量。优化后的切削参数，如表5所示。

表5

产生的切削扭矩如表6所示。

表6

经测试，非防振刀粗镗，无振刀现象出现，余量预留均匀。但需注意的是，线速度的提升，应考虑刀片本身的耐磨性，不同品牌厂家，耐磨性能各有不同，主要受涂层技术的限制，国内可提供线速度120m/min以内耐磨性较好的刀片，线速度120m/min以上需进口Sandvik、KENNA、SECO、Iscar等公司的刀片。

（3）减小切深。从以上表格的计算数据看，不同切深对切削扭矩也存在较大影响，切深1.75mm产生切削扭矩是切深0.75mm产生切削扭矩的2.3倍。因此，在精镗时，切深优化为0.14mm，线速度优化为155m/min，进给量优化为0.12mm/r，镗削加工产生的切削扭矩为0.000 52kc，与改进前的精镗相比，切削扭矩减少了55.17%，增加内冷铸件切削液，效果更佳。

经测试，非防振刀精镗，无振刀现象出现，同心度、圆柱度和表面粗糙度均符合图样要求。从检验记录和生产统计来看，已稳定加工503件箱体，满足批量生产要求。

3.结语

镗孔技术是当前自动化生产的重要工序之一，结合数控机床应用，合理选择刀片、切削参数，充分发挥刀具本身的价值，给企业带来更多的利润空间的同时，也为我国制造业的可持续发展增添一份力量。