加工中心镗孔加工防振技术
2021-1-6 来源：浙江通力重型齿轮股份有限公司 作者：杜王静
【摘要】: 根据减速机箱体几何结构特点，针对原镗孔工艺进行分析，结合实际生产，设计了一种加工中心镗孔加工防振技术，解决了长径比在 5 倍左右径时镗孔振刀问题，提升了加工效率与精度，并给出了相应数据。
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。
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 φ 62H7、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。
通过以下公式可以计算切削扭矩 :
Mc=vcapFnkc（1 － ap/Dc）/（2nπ）
（1）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。
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。
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。
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。
（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。
产生的切削扭矩如表 6 所示。
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 52k c，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。
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