阀体零件结构如图所示,零件材料为不锈钢。其中对Φ5.5小孔的精度要求较高,孔的位置较深,属于典型的深小孔。小孔的加工质量将直接影响最终产品的整体效果,因此需要进行特别处理。
一、零件分析
如图所示,直径Φ5.5孔加工部分 的位置较深,因此对刀具有很大的限制。使用标准刀具时,刀具的最小加工直径不能大于Φ5.5mm,刀杆直径只能选择Φ4mm的刀具。加工时刀具刚性明显不足,加工振动较大,无法保证0.02mm的尺寸公差。为保证加工质量只能使用手工刃磨的高速钢刀具。将刀具前端加工部分磨为 Φ4.5mm,后面磨为Φ8mm左右,既保证了加工需要又增强了刀具刚性 ,避免了刀具刚性对加工的影响。但高速钢刀具的红硬性较差,当切削速度较高时刀具迅速磨损,引起刀具振动,从而使加工质量难以稳定。经过试加工发现手工刃磨的高速钢刀具在300r/min时加工状态较为稳定 ,但由于切削速度太低,刀具易产生积屑瘤,加工尺寸不稳定。即便在这种切削速度的条件下,高速钢刀具也往往只能加工40件左右,耐用度较差。针对 以上问题 ,在加工Φ5.5孔时留0.02mm的余量 ,再使用绞刀保证尺寸公差,但这样就大大降低了孔的加工效率。
二、刀具改进
为了提高加工效率、降低劳动强度,就必须提高刀具的刚性和耐磨性。选择硬质合金刀具是提高刀具耐磨性的有效方法。查阅资料发现能够加工该孔的硬质合金刀具有两种,整体硬质合金的小孔刀具AB4,012,7R和装刀片的标准刀具S04一SCLDR1.2。使用整体硬质合金刀具时,刀具刚性虽有所增强,但由于刀杆较细,刀具在加工中会产生轻微的振动,致使加工尺寸不稳定,刀具磨损快于正常值。而且 AB4,012,7R刀具的成本较高。使用S04一SCLDR1.2刀具,当刀片磨损后只需更换刀片,但加工刚性较差 ,尺寸稳定性与效率都无法满足使用要求。
根据以上分析可知,由于刀具刚性不好所 引起的刀具振动是影响Φ5.5小孔加工质量的关键问题。AB4,012,7R刀具经济性差,高速钢刀具耐用度不好 ,操作者劳动强度高,因此决定选择制作工装(特制的刀具变径套 ),增 强 S04一SCLDR1.2刀具刚性来加工 Φ5.5小孔。刀具变径套的结构如下图所示 。
将刀具 S04一SCLDR1.2装入Φ4的孔中,使用两个M6的止动螺钉将刀杆固定在变径套中,再将变径套装在机床刀架上(见下图)。
使用变径套后,刀具的受力支承点发生变化,支承点向前移动到变径套的右端 ,增 强了刀具刚性。刀具与变径套的配合问隙较小,配合紧密,使用变径套可吸收一部分振动 ,提高了刀具刚性 ,避免刀具在加工中产生振动。