通過測（cè）頭優化鑽斜油孔工藝和工序縮減方（fāng）案

1前言

4在（zài）裝有減速器的客車變速器中，“蝶（dié）形”後軸（zhóu）承蓋作為連接變速器和減速器的重要零件，需要鑽一個直徑為20倍的斜油孔（kǒng）。有必（bì）要設計一個5°角的專用傾斜夾具。待鑽油孔的位置（zhì）與機床的Z軸平（píng）行，使用啄鑽進行加工。加工效率低，平均加工一個油孔需要4分鍾。

原生產線采用立式加工中心和臥式加（jiā）工中（zhōng）心。因為油孔的存在，原來“一正一負”的立式加工工藝需要增加一個油（yóu）孔鑽孔（kǒng）工藝和一套斜夾具，這樣就增加了一（yī）台加工設備的投入，多了一個（gè）零件裝夾。

針對以上問題，通過工藝試驗，引入角頭加工油孔，並對原有刀具（jù）進行優化，以（yǐ）減少（shǎo）設備（bèi）投資（zī），提（tí）高加工（gōng）效率。

2角頭的使用

為了減少後軸承蓋生（shēng）產線加工單元的投資，需要減（jiǎn）少工序數（shù）量，使兩道（dào）工（gōng）序夾具夾緊在一個立式加工工作台上。優化後的工藝如圖3所示，單油孔鑽工藝成為工藝優化和（hé）縮短的（de）主要突破口。但與（yǔ）臥式加工中心甚至多軸加工中心不同的是，立（lì）式加工中心可以隨意改變角度（dù），所（suǒ）以立式（shì）加工中心一般采用專用夾具，使待加工的斜油（yóu）孔與立式加工中心的Z軸（zhóu）平行或（huò）垂（chuí）直（zhí）。

由於後軸承蓋所有油孔的角度都是5°，這是（shì）一個統一的角度，因此成為（wéi）工藝優化和使用角頭的重要前提之一。

根據（jù）前期設（shè）計的液壓夾具的朝向，確定了在立式加工中心上進行5°角的Y軸加工，並將Z軸和Y軸加工組合在一起。角度頭的特殊定位塊用於限製角度頭在Y軸方向的5°。在設計角（jiǎo）頭結構時，還需要考（kǎo）慮機床的換刀和刀庫中刀（dāo）具的放置姿態，避免（miǎn）大對刀和刀具碰撞的（de）風險（xiǎn）。

注意:考慮到刀具在機床中的夾（jiá）緊方向和零件的加工方向，可（kě）以通（tōng）過改變夾具在機床內（nèi）部的放置方向來（lái）調整刀具在刀架（jià）上的位置和方向，避免大型（xíng）刀具的設置，減輕刀庫（kù）刀具數量不足的壓力。

3工具（jù）優化

生產線原來的刀具方案是用20倍直徑的高速鋼刀具，用啄鑽加（jiā）工。進給速度低，提刀循環次數多(25次)，刀具耐磨性（xìng）差。刀具經（jīng）常因零件缺陷和刀具磨損而斷裂，導致零件和刀具報廢，增（zēng）加加工成本。

為了提高效率（lǜ），進一步（bù）優化（huà）角頭的使用效果，實驗中使用了與原工藝刀具相似的進口合金刀具(118尖角鑽（zuàn）頭)，加工效率明顯提高。但由於進口鑽頭的剛性和硬度極高，對機（jī）床精度要求較高，同（tóng）時排屑需要較大的中心出水壓（yā）力（lì）(3MPa以上（shàng）)。但是車間裏的機床中央出水壓力都小於< 1.5MPa，所以經常會出現刀具破損的現象。進口刀具采購成本高，采購周期長，破（pò）損造成的損失也大，車間生產成本高。

查看刀具（jù）在生產線上的使用情況，發現刀具磨損（sǔn）的主要部分是刀尖，刀尖磨損（sǔn）很快，導致頻繁換刀（dāo）甚至斷刀。18角鑽頭（tóu）的徑向鑽削力大於軸向鑽削力，使得鑽頭具有較高的進給速度。用於（yú）加工鋁合金等高延展性材料，性價（jià）比好。在40°角鑽頭的受力下，徑向鑽削力比（bǐ）較小，鑽（zuàn）頭的（de）進（jìn）給速度不宜（yí）過高（gāo），而加工這種斜油孔特征的速度不是很高。所以先（xiān）試驗了一（yī）個進口鑽頭（tóu）。雖然刀具壽命和切削效（xiào）率有了明顯的提高，但刀具容易折斷，造成成本的極（jí）大浪費（fèi）。

考慮到刀具（jù）的性價比和製造周（zhōu）期，我公（gōng）司與（yǔ）國內刀具廠家聯合優化製造了一（yī）種鑽（zuàn）尖角為140°的20直徑合金（jīn）鑽頭，用於加工（gōng）QT500-7球磨鑄鐵的斜孔。經（jīng）過試驗，加工效率是進口刀具的2/3，而刀具成本隻有進（jìn）口刀（dāo）具的1/6。

4優化前後工藝性能對比

優化後的實際加工情況如圖10所示。經過連續加工驗證，新的工藝（yì）方案采用了角頭和140國產20倍直徑合金內冷鑽頭，加工穩定。與（yǔ）原工藝方（fāng）案相比，油孔（kǒng）加工時間（jiān）從4.5分鍾縮（suō）短到1分（fèn）鍾，零件加工效率是優化前的4倍以上，工序數量從原（yuán）來的3個減少（shǎo）到2個，使用的機床數量從原來的2個立式加（jiā）工中心（xīn）減少到1個立式加工（gōng）中心，刀具壽命從50個工件增加（jiā）到1個刀具180件（jiàn）。

5結束語

角度的合理使用和刀具（jù）的優化，促進了加工單元的優（yōu）化，減少了後軸承蓋生產線（xiàn）加（jiā）工單元（yuán）中一個立式加工中（zhōng）心的投資，為小批（pī）量多品種生產（chǎn）模式（shì）的（de）生產車間節省了設備投資，減少了搬運和裝卸零件的操作人員數量，降低（dī）了勞動強度，也（yě）降低了搬運和（hé）裝卸零件時發（fā）生（shēng）磕（kē）碰的風險。