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9600k W構架整體加工常見問題與改進

2018-8-7 來源：中車株洲電力機（jī）車有限公司作（zuò）者：劉榮

【摘要（yào）】本文主要介（jiè）紹9600k W轉向架構架整體（tǐ）加工中，存（cún）在（zài）的一些常見而且具有代表性（xìng）的問（wèn）題，對其進行（háng）數據分析和探討，通過改進加工刀具，選（xuǎn）擇合理的加工工藝（yì）路線，在實踐中（zhōng）針對不同的材質選擇合（hé）適的切削參數，優化加（jiā）工程序等一（yī）些過（guò）程，從而使問題得以有效地解（jiě）決，更好的達到工藝（yì）技術要求，提高加工質量，提高生產效率。問題具有典型的（de）代表性，在以後的構架加工（gōng）中都可以效仿和借鑒。

關鍵詞：構（gòu）架加工；刀具；參數（shù）分析

1. 概述

最近的幾年中，轉向架事業部已先後引進了多台大型（xíng）數控龍門鏜銑床，用於（yú）城（chéng）軌（guǐ）地鐵以及機車轉向架的構架（jià）加工。大型龍門數控鏜銑床，絕大部分已經滿足了構架（jià）加工的工藝要求，同時也保證了構架的質量。然而，有些（xiē）工序的加工（gōng）中（zhōng），並不是單靠機床（chuáng）就能保證其質量。往往還需要（yào）刀具，以及參數設定、加工工（gōng）藝、程序等一起保證產品質量。本文將對一些構架加工中遇到的問題，通過自己的理論和實踐經驗，探討一些可（kě）行的加工方法。在保證產品質量的（de）同（tóng）時，更好地（dì）提高生產（chǎn）效率。

2. 拐角加工分析（xī）

如在9600k W六軸車、神八、DJ4整體（tǐ）構架加工中，在加工吊（diào）杆座內框、拉杆座U型（xíng）槽以及拉（lā）杆座內腔的時候，加工效率低，刀具損壞現象（xiàng）嚴重。因（yīn）為加工中不可避免地會遇到拐角區域的加工（gōng），如果在拐（guǎi）角處采用直線軌跡時，由於刀具加工到圓弧拐角處時，刀具與工件切入角增大，銑刀的切削弧長發生了突（tū）變，而每齒平均銑削力與切（qiē）削弧長相關，因此，平均銑削力在拐角（jiǎo）處也發生了突變。使刀具的負荷（hé）猛然（rán）增加，超過了刀具的承受強度（dù），造成立銑刀頻繁折斷。造成立銑刀（dāo）折斷的主要原因是拐角加工時的負（fù）荷急劇增加。如果拐（guǎi）角的加工餘量僅僅（jǐn）隻有（yǒu）不足1m m，或者更小（xiǎo）。當在遇到拐（guǎi）角的時候，立銑刀所受（shòu）的負荷就會大（dà）大減小。那麽，在（zài）拉杆座等拐角的時候，最主要的是先對其拐角處（chù）的餘量先（xiān）進行加工。如圖1、圖2所示的對比。先在圓弧拐角處采用φ32mm鑽（zuàn）銑刀（見圖3）將圓弧插（chā）銑到尺寸。鑽銑加工過程中刀具（jù）沿主軸方向做進給運動，利用底部的切削刃進行鑽、銑組（zǔ）合切削，對拐角加工（gōng）具有重要意義，從根本上解決拐角加工難題。再利用強度（dù）高的φ32mm整體硬質合金立銑刀（見圖4）進行剩餘部分的（de）直線銑削來完成吊（diào）杆座內框、拉杆（gǎn）座U型槽以及拉杆（gǎn）座（zuò）內（nèi）腔的最後成形銑削。

圖1不進行拐角餘量處理圖2進行拐角餘量處理

圖3 φ32mm鑽銑刀

圖4 φ 32mm整體硬質合（hé）金（jīn）立銑刀

3. 解決製動（dòng）器吊座孔（kǒng）φ 28mm鏜孔精度

因為製動器φ28mm吊座孔剛性較差，粗（cū）精加（jiā）工中，易產生震（zhèn）顫，表麵質量以及尺寸精度達不到要求。重要的是φ28mm的孔是銷套配合，如果尺寸精度超差甚至會造成銷套的位移（yí）甚至脫落，嚴重影響了構架加工質量，加工後經（jīng）常出現製動器（qì）吊座（zuò）孔的返工現象。製動器吊座結構如圖5所示（shì），製動器（qì）吊座板隻有12mm厚，外表麵（miàn）沒有加工而且又是懸臂（bì）結構，原加工方法采用一鑽一鉸，用φ27mm普（pǔ）通麻花鑽頭鑽孔時軸向抗力易（yì）使製動器吊座板後倒（dǎo）、徑向抗（kàng）力使（shǐ）支座左右擺動造成橢圓孔，精加工鉸孔時難以消除鑽孔造成的複映誤差達不到圖樣要求的φ28mm H7的精度。綜合上述（shù）分析，解決製動（dòng）器吊座在加工中的剛不足及消除其造成的影響是提高質量解決問題的關（guān）鍵所在。改進（jìn）措施如下：

（1）增加（jiā）工藝支撐我們通過設計夾緊點和支（zhī）承均可移（yí）動便於構架裝夾的支撐（chēng）杆（見（jiàn）圖6），I為鋼管製（zhì）作的撐杆，兩（liǎng）頭有內螺紋的端（duān）頭（tóu），2為撐杆的（de）頂緊螺（luó）釘，3為焊接在撐杆上的夾板，4為夾板上（shàng）的（de）夾緊（jǐn）螺釘，5是構架側梁，6是製（zhì）動器吊（diào）座。使（shǐ）用時先對好位置，預（yù）緊撐杆螺釘2，再用手動均勻擰（nǐng）緊左右夾緊螺釘（dìng）4，頂在支承板或製動器吊座6上均可，最後把各（gè）螺釘擰緊。這樣就解決了吊座在加工時左右擺動剛性不足的問（wèn）題。

（2）改進刀具首（shǒu）先，φ27mm開分屑槽（見圖（tú）7），麻花鑽改用φ27mm群鑽（見圖8）。使用φ 27m m群鑽以（yǐ）減小鑽削產生的軸（zhóu）向（xiàng）抗力。群鑽是通過長期的實（shí）踐和（hé）研究（jiū），針對標準麻花（huā）鑽各角度在（zài）切削時暴露的（de）弱點采取不（bú）同措施，對標準麻花鑽進行刃磨時各角度大改進的（de）一種鑽頭，實踐說明，群鑽的出現為提高功效延長鑽頭壽命具有很大的意義。

圖5 製動器吊座

圖6 工藝支撐

1.撐杆 2.撐杆（gǎn）螺釘 3.夾板 4.夾緊螺（luó）釘（dìng） 5.構架側梁 6.製動器吊座

群鑽與麻花（huā）鑽比較有下列優點：①切削輕快（kuài），省力。因前角增大，橫刃經修磨後窄又尖。軸向抗（kàng）力下（xià）降35%～50%，扭矩下降10%～30%。②可以加大進給量，使（shǐ）生產率提高3～5倍。③使用壽命高（gāo）。因為群鑽刃形比較（jiào）合理，分屑好，排屑順利（lì），散熱條件好。④定心作用好，孔的精度高。因為群鑽磨出（chū）對稱的月牙槽，在切削時受力分布合理，因此（cǐ）孔不易鑽偏。

圖8 φ27mm群鑽

其次，φ28mm鉸刀（dāo）（見圖9）改用減振性能好的精鏜（táng）刀，精鏜頭型號為R825A-AF11STUP06T1A刀柄型號C3-390.58-50 070，這（zhè）樣精鏜孔（kǒng）時可以消除鑽孔留下的橢圓度以及保證前後孔的（de）同軸度（見圖10）。

4. 電動（dòng）機（jī）懸掛座（zuò）圓弧槽刀具的改進

電動機懸（xuán）掛座φ20mm半圓槽的中心與梁體的距離隻有（yǒu）57mm，機床直（zhí）角附件頭根本無法靠近電動機懸掛座，所以也就不能從電（diàn）動機懸掛座的側麵加工φ20mm的半圓槽。鑒於這種情況，我們設計了一把φ20mm專用的非標的硬質合金焊接球頭銑刀，從電動機懸掛座的正麵進行加工φ20mm的半圓槽。在φ 20mm專用的（de）硬質合金焊（hàn）接（jiē）球頭銑刀（見圖11）的使用過程中，由於硬質合金焊接刀是（shì）采用標（biāo）準的φ20mm硬質合金刀片進行焊接的，硬質合金焊接（jiē）刀具刀片與刀體焊接後位置精度較低（dī），必須要進行刃磨，這樣加工的半圓槽就無法保證圖（tú）樣尺（chǐ）寸φ20+0.33 0mm。

如果刀具磨損後（hòu）再進行刃磨，刀片的直徑尺寸就更小了。工藝上（shàng）需要采（cǎi）用軸向、徑向多次進給以彌補刀具的磨損，這樣加工（gōng）效率低，又由於焊接刀具刀（dāo）頸最（zuì）小處才φ20mm，刀頸容易折斷，刀具損壞現象較多，平均每把隻能加工12個構架。加工後的產（chǎn）品質量也不穩定，經常出現轉（zhuǎn）向架總成在安裝電（diàn）動機時發現防落塊銷子穿不進去的現象發生。針對以上（shàng）的問題我們聯合有關刀具專家設計了一把機夾式可轉位D56R10銑刀（見圖12）來加工。其原理采用標準的φ20mm硬質合金（jīn）可轉位圓形刀片，兩片圓形刀片在刀體軸向錯位的形式來保證加工後的（de）半（bàn）圓（yuán）槽尺寸（cùn）φ20+0.33 0m m。刀片磨損後可以轉位，這樣就（jiù）可以完全保證（zhèng）產品的加（jiā）工質量。關於圓形刀（dāo）片（piàn）在刀體軸向錯位的尺寸從0.005～0.25mm之間在瑞典

SECO公司的中國實（shí）驗室反複試驗，最後確定錯位的尺寸0.2mm為最佳狀態（tài）。

同時通過（guò）工藝的優化，切（qiē）削參數選用轉速為682rpn/min，進給量310mm/min。一次切削加工效率提高2.3倍。因為使用標（biāo）準刀片每片20元，每片而且可（kě）以轉（zhuǎn）位使用，大大降低了成本（běn）。刀杆φ32 m m，刀具剛性大幅提（tí）高，避免了加工時所（suǒ）產生的振（zhèn）動，提高了加工質量。所（suǒ）產生的經濟效益有：購買一把刀D47.2R10焊接刀要358元，可加工12個構架，而改善後用的可轉位D56R10銑刀，一片可轉位硬質合金刀片僅需20元，每把需2片刀片，可加工至少60個構架，1台車可節約刀具（jù）費（fèi）為58.34元。

5. 結（jié）語

通過對以上三條工藝改善方案（àn）的實施，9600k W型機車構架加工時間得到進一步（bù）的縮短，再加上一線生（shēng）產員工同（tóng）工藝人員共同配合對切削參數（shù）的優化，最終將加（jiā）工時間縮短至目（mù）前的9h。僅僅是鑽銑刀具一項改善，每年就可為公司節約刀具成本近9萬元（yuán）。然而在改進的過程中我（wǒ）們並非（fēi）一（yī）帆風順，也曾有過試加工失敗（bài）的經曆，例如到（dào）目前為止φ25mm的鑽銑刀加工情（qíng）況還不是特別理想。在調查7米龍門銑（xǐ）床在（zài）加工六軸（zhóu）車構架側梁時粗加工拉（lā）杆座內框的可能性，確定此方（fāng）案的可行性（xìng）後，我們完善了7m龍（lóng）門銑床（chuáng）加工六軸（zhóu）車構架拉杆座（zuò）內框的（de）刀具和工藝文件（jiàn），條條大（dà）路通羅馬，采（cǎi）用工藝分流的辦法同樣減少了構架生產時間，縮短產品加工周期；在改（gǎi）善的（de）過程中，我們成功改造了標準鑽（zuàn）銑刀（dāo）具，為以後將標準（zhǔn）刀具改造為非標刀具來提高生產效（xiào）率積累了豐富的經驗。工藝改進不是憑空想象，通（tōng）過各部門（mén）之間的相互合作，學習相關理論知識，運用並行工藝、科學的統籌方法，開放的、創造性思維是我們取得（dé）成功的關鍵所在。

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