數控機床

     在曲軸製造過程中，通常麵臨複雜的法蘭（lán）端沉孔結構，而且多為盲孔加工。為（wéi）減少加工（gōng）節拍（pāi），目前國內外發動機（jī）工廠通常使用一體式成形刀具，將多個不同直徑階梯及帶（dài）倒角的沉孔（kǒng），進行一次性加工。此類成形刀具的材質通常采用整體硬質合金，成本較高，並且在第 2 或第 3 階梯無法修磨（mó）斷（duàn）屑槽，易導致韌性（xìng）較高的鍛鋼曲軸無（wú）法有效斷屑，堆積造成機床加工倉堵（dǔ）塞，影響生產效率，已成為鍛鋼曲軸量產的瓶頸（jǐng）和重大技術難關。 

     針對不斷屑問（wèn）題，對刀具和（hé）鐵屑結構進（jìn）行分析，主要在刀具的第 2 階梯刃口不斷屑（xiè），見圖（tú） 1，進而導致在鑽削加工過程中，無法有效斷屑，導致長鐵屑的產生（shēng），加速刀具的磨損，影響零（líng）件加工質量，造成機床加工倉內部堵塞，影響生（shēng）產效率。

     方案（àn）一，提高鑽削加工進給參數。其（qí）主要通過增大切屑的厚度，由於厚度變大，鐵屑內外層的變形差變大，通（tōng）過這種變形差別，可（kě）以（yǐ）引起切屑卷曲。當切屑卷曲半徑達到一定值時，切屑底層受到（dào）的張（zhāng）應（yīng）力也相應增（zēng）大，而當超過切（qiē）屑的斷裂極限時，則切屑（xiè）折斷，斷屑形成。但（dàn）是，在考慮刀具加工壽命和成本上，提高（gāo）鑽削加工進（jìn）給參（cān）數，在一定程度上，加速刀具刃口的磨損，刀具壽（shòu）命也相應減弱，刀具符合率降低，最（zuì）終導（dǎo）致刀具成本升高。 

     方案二，通過優化（huà）刀具結構方式，解決不斷屑問題，即在原來刀具上修磨相應的斷屑槽，但是目前的刀具由整體硬（yìng）質合金修磨而成，一方麵，第 2 階梯切削刃無斷屑槽，無法斷屑，另一方麵，由於刀具（jù）結構複雜，無空餘的位置留與砂輪進行（háng）修磨，易導致砂（shā）輪修磨時會與刀體發生幹涉，無法在第 2 階梯上修磨斷屑（xiè）槽，存在結構上無法彌補的缺（quē）陷，因此，該方案不采（cǎi）納。

     方案三，從刀具結（jié）構分析，采（cǎi）用一種新型組合式斷屑刀具（jù），由模塊化鑽尖、刀體和帶斷屑槽刀片組成，見圖 2 和（hé）圖 3。主要通過刀片預製作的斷（duàn）屑槽（cáo）對鐵屑進行斷屑，其中模塊化鑽尖材質是硬質合金（jīn），鑽尖通過（guò）特（tè）殊旋轉的方式安裝到刀體上；第 2 和 3 階梯的刀片是可更換（huàn）式可轉刃刀片，且預修磨斷（duàn）屑槽後（hòu），再通過螺栓擰緊方式安裝到刀體上；刀體采用（yòng）調質鋼材質，仿形加工排屑槽，帶中央內冷孔，保證加工冷卻響（xiǎng）應及時性。因此，該方案可嚐試。

 

   

   

     通過（guò）以上（shàng）方案（àn）分析，按方案三驗證，采用此新型組合式斷屑刀具代（dài）替原來的整體硬質合金鑽頭加工，安裝（zhuāng）新刀片，調整刀（dāo）具跳動，保證節拍，按（àn）原加（jiā）工（gōng）參數加工，按正常加工1+5+50 件驗證，鐵屑（xiè）均可有效斷屑，而且鐵屑（xiè）長度從原來的 60mm 縮短到 5mm 以內。斷屑（xiè）效果明顯，這（zhè）將是對新型斷屑刀具最（zuì）好的詮釋。

     除此之外（wài），在設備上，相比之（zhī）前的（de）整體合金鑽頭加工方案，開（kāi）動率提高 50%，有效地解（jiě）決了不斷屑導致的加工倉堵塞問題；在（zài）加工質量上，降低鐵屑不斷導致的係列質量（liàng）風險，大（dà）大降低返修和報廢率。從（cóng）刀具成本上，兩種刀具成（chéng）本比（bǐ）較，新型組合式斷屑刀（dāo）具單（dān）件刀具成本降低近 30%，這（zhè）無疑到達了降本增效的效果。這也證明了方案三的可行性與有效性。

     與舊刀具相比，新型組合式斷屑刀具自帶斷屑槽刀片，其有效切屑斷屑關鍵在於斷屑槽相關參數的優化，金屬材料加工過（guò）程中會產生大量切屑，切屑控製不良直接影響員（yuán）工人身安全，降低（dī）產品質（zhì）量，損壞夾具，降低刀具壽命，增加輔助節拍（pāi）等。目前，刀片預製的斷屑槽作為最常用的方（fāng）法控製切屑使（shǐ）鐵屑得以有效折斷，其斷屑原理是由於金屬材料在加工（gōng）過程中出（chū）現硬化作用，切屑工件時會受衝擊和擠壓變形，會產生應變量（liàng），當應變量大於或等於材料的斷裂應變，最終形成切斷，到達（dá）斷屑目（mù）的（de）。

     在金屬切削過程中，斷屑槽（cáo）的槽型、前角、寬度、刃口（kǒu）高度、斜角（jiǎo）、凸台、底（dǐ）角、槽（cáo）底圓弧半徑等在切屑過（guò）程中的也會對斷屑起到不同的作用，通常（cháng）根據不同的加工要求，通過優化各個幾（jǐ）何要數，可以實現（xiàn）可靠的斷屑。其中，斷屑槽的槽型來說，其曲率越小，切屑的卷曲半徑變小，切屑變形會相應加大（dà），越容易折斷。斷屑槽的前角也是一個比較（jiào）重要參數，當前角很大時，意味著槽型的卷曲（qǔ）半徑（jìng）越小，切屑彎曲力增大，切屑容易折斷；斷屑槽的寬（kuān）度越小，切屑的卷曲半徑越小，切屑彎曲力增大，切屑容易折（shé）斷；斷屑槽（cáo）的刃口高度越低（dī），可（kě）加（jiā）大切屑變形，加大斷屑（xiè）趨勢；斷屑槽的斜角，一般采（cǎi）用外斜式斷屑槽的斷屑（xiè）效果（guǒ）較好；斷屑槽的凸台離切削刃近，則凸（tū）台起到斷屑效果更明顯；斷屑槽的底角（jiǎo）較小時，切屑的卷曲（qǔ）半徑也相應變小（xiǎo），切屑容易折斷；斷屑槽的槽底圓弧（hú）半徑較（jiào）小（xiǎo）時，切屑的卷曲（qǔ）半（bàn）徑相應變小，切屑變形（xíng）增大，容（róng）易（yì）產生（shēng）折斷。當然各種幾何（hé）參數（shù）優化，更重要在於何種切屑工況，在複雜加工工況下，則綜合考慮各個幾何參數之間的配合。

     第一（yī），無需修磨。新型組合式斷屑刀具由模塊化鑽尖、刀體和帶斷屑槽刀片組（zǔ）合而成，模塊化鑽尖和刀片為易損部件（jiàn），使用一定壽命後更換；相比整體硬質合金階梯鑽，在加工到壽（shòu）命後，必須返回刀具廠進行修磨刃口，才能到（dào）達反複利用的（de）效果，刀具（jù）平均可修（xiū）磨 4次（cì） /支，中（zhōng）間存在增（zēng）加修磨成本問題，以及修磨後的加工性能（néng）是否能與新刀保（bǎo）持一致（zhì）的問題。新（xīn）型組合式斷屑刀具，無需修磨，直（zhí）接換新鑽尖和刀片即可，不存在這類問題。

     采用組合式斷屑刀具加工鍛鋼曲軸沉孔方案，能夠保證獲得良好的斷屑效（xiào）果，對於後期新（xīn）線新產（chǎn）品加工形狀結構複雜的沉孔項目來（lái）說不失為一個可行的（de）低成本方案，同時，為刀具選型方麵，提供了很好（hǎo）的經驗，從而達到提高生產效（xiào）率和降低刀（dāo）具成本的（de）目的。