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你我拉削缺陷分析及优化措施

发布时间:2021-09-17 12:54:41 阅读: 来源:棉靴厂家

拉削缺陷分析及优化措施

在批量生产中,“以拉代插”工艺已普遍应用于渐开线内花键的加工,但拉刀价格昂贵,故拉削质量的好坏、效率的高低和拉刀寿命的长短等,都直接影响到产品质量及生产成本。

变速器零件中,带内花键的零件多数是同步器零件,其材料为低碳合金钢,特点是硬度低,韧性高。坯件预处理采用等温正火工艺时,实际硬度在126~145HB之间。

常见缺陷及影响因素

生产中常出现的拉削缺陷(如图1)分为两种:一种是加工质量达不到要求,即加工表面局部产生划痕,严重时出现啃伤现象;另一种是拉刀的非正常磨损。以下对其进行详细分析。

图1 常见的拉削缺陷

1. 拉削时产品表面产生局部划痕或啃伤的主要原因及分析

(1)切削齿升量过大

当拉刀齿升量过大时,因切屑较厚引起变形范围大,在切屑被剥离的部位,会产生较深的裂纹。由于厚切屑不易卷曲,因此常呈解放前几近没有瓦块状卡在容屑槽内,极不容易去除,在拉下一件产品时,就会划伤已加工表面。如工件材料为20CrMnTi时,拉刀的齿升量取0.06,则拉削情况正常。而对含碳量低于0.2%低碳合金钢,当设计齿升量为0.06时,就会出现铁屑不卷曲,卡在容屑槽内的现象,使清理变得困难,影响了生产效率,提高了加工成本。

(2)齿升量不均匀

当拉刀刃磨得不好,使齿升大小不均匀时,会造成有的切屑太厚,有的太薄。切屑太厚,易在花键齿侧产生挤裂现象,而留下一道道的深沟(如图1-a),严重时甚至出现啃伤。

(3)容屑槽形状不正确

容屑槽是由一段直线与圆弧R光滑连接形成。当前角与R一定时,其直线段的长度也随之确定。容屑槽形状不正确时,直线段过短时切屑不易卷曲,过长或连接不够光滑时,则切屑不能顺利地卷曲,在容屑槽内产生不正常的挤轧,从而影响拉削表面的粗糙度。

(4)工件材料及坯件硬度

加工表面粗糙度与工件自身的材料有很密切的关系。硬脆材料比韧软材料拉削出来的光洁度要好些。韧软材料的工件,拉出来的表面比较粗糙,有时还出现被刀齿啃掉的凹坑,或在出口处带有很多切屑未脱落的毛刺飞边,最严重的是撕裂现象(如图1-b)。

含碳量低于0.2%及硬度低于160HB的合金钢,韧性很大,切屑容易粘附在刀刃上,切削时产生很大的摩擦,影响加工表面质量。

材料相同的工件,由于金相组织不同,其加工质量也有差别。晶粒大的,表面粗糙度较差。故对韧性大的工件,应在拉削前用热处理方法来提高硬度及改善金相组织,尽可能地满足拉削条件,提高拉削的经济性。

2. 刀具非正常磨损的原因及分析

拉刀的非正常磨损是指生产中刀齿非正常的快速磨损,对生产效率及加工成本影响很大。正常情况下,拉刀两次刃磨间一般可并调剂调理器旋到最好的位置以拉削上千个零件。但生产中有时会遇到刃磨后只能拉几十个或更少的工件后,拉刀刃口就已严重磨损的情况。造成的因素主要为刀齿硬度不够、刀齿在刃磨时退火、齿升量不均匀、刀齿几何角度的影响以及操作不慎造成的碰缺刀刃等。

(1)刀齿硬度不够的影响

拉刀热处理后,刀齿硬度过低(≤60HRC),或刀齿局部存在软点时,都会使刀齿迅速磨损。

(2)刀齿刃磨后退火的影响

拉刀刃磨时,吃刀过大或磨削速度太快,使刀齿刃口部分因过热退火而降低了硬度,在拉削过程中会很快磨损。

(3)齿升量不均的影响

齿升大小不均匀时,齿升大的刀齿,由于切削时负荷较重,磨损也加快。

(4)刀齿几何角度的影响

拉削韧软材料时,应采用大前角,使切削刃锋利。拉花键时,由于齿高较大,金属材料经过切削后由于要恢复弹性变形,若侧后角太小,已加工表面将紧紧压在刀齿侧面上,产生很大的摩擦,即刀齿的两侧会挤坏花键两侧的加工表面,或划下沟痕,且拉刀刀齿也容易磨损。实际工作中,应仔细观察刀齿侧面上的摩擦痕迹,就能判断侧后角是否恰当。后角过小,加工面与后刀面之间会发生严重的摩擦,使刀齿迅速磨损,后角过大时,会降低刀齿的强度,因此反而加速磨损。

(5)操作不慎,碰缺刀刃

由于上下刀及搬运过程中操作不慎,拉刀刀齿与机床或其他硬物发生碰撞,使刀齿刃口碰缺后变钝,拉削中特别易磨损。针对上述原因,在拉刀设计、制造、工艺准备以及操作上采取相应的措施,即可使刀刃磨损正常。

拉削缺陷产生的原因

生产中出现拉削缺陷时我国提出《中国制造2025》,应对工件、切屑和拉刀进行检查。观察切屑卷其中9家企业的扩产范围均在千万平方米以上曲是否正常,厚薄是否均匀,切屑背面是否光滑;检查工件硬度是否过低,金相组织是否正常;由于拉削是成型加工,拉刀刀齿与工件有相对应的关系,当工件出现齿面划伤时,可根据其位置的高低,大致判断出相对于拉刀上刀齿位置后,检查刀刃是否碰缺,顶刃是否有较大的白刃等,根据具体情况进行分析和判断,然后采取相应的解决措施。

拉刀优化设计及改进效果

拉削是属于成形加工,拉削质量及拉刀寿命与拉刀的设计参数密切相关。针对不同的工件材料及坯件状态,应设计相匹配的参数。因拉刀的设计参数互相制约,所以设计时应进行综合考虑。

图2 拉削效果得到明显改善

根据拉削零件材料韧性大、硬度低的特点,针对我公司现场中经常出现的问题进行分析后,我们减小了拉刀的齿升量,增大了拉刀前角后,在刃磨正常的情况下,切削时卷屑顺利,基本解决了卡屑和粘刀问题。另外,通过提高拉刀硬度,切削效果也能得到明显改善(见图2),还能大大提高拉刀寿命。 (end)

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