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刀具修磨次数怎么提高?

2019/11/7 10:45:15 人评论 次浏览 分类:国际铝业要闻

刀具修磨是现代化专业刀具管理中的重要一环,在整个刀具管理的价值链条中属于降低刀具成本的主要手段,所以如何提高刀具修磨次数及质量显得尤为重要。本文针对汽车发动机缸体、缸盖及曲轴机加工生产中的阶梯钻头应怎样提高刀具修磨次数进行了阐述。


在机加工刀具切削过程中,随着切削的进行,刀尖逐渐磨损。虽然有些种类的刀具磨损后将报废,但是大部分刀具磨损后经过修磨还可以重复使用。刀具修磨(见图1)是将使用后的刀具切削刃再磨削,使刀具重新具有可使用的切削刃及几何角度、尺寸的过程。刀具修磨后可像新刀一样再次使用,有效降低了刀具成本和刀具库存。


现有技术背景及存在问题


孔加工是通过刀具做旋转主运动,刀具或工作台上下辅助移动的一种加工工艺。在机械加工中,钻削约占25%,是发动机3C件机加工中修磨需求最多的刀具,也是最适合多次修磨的刀具,这在刀具设计时往往就考虑了修磨的需求。对预加工及一般精度的孔而言,钻头的修磨次数可达15~20次,对精度要求较高的孔一般能修磨5~8次。钻头修磨需按不同加工需求对钻头的横刃、主切削刃进行磨削,主要是通过修磨钻头的后刀面恢复钻头主切削刃的切削能力。目前刀具行业孔加工成型钻普遍为单切削刃台阶形式,在第一台阶因工艺要求设计切削刃较短的情况下,受切削刃长度限制新刀正常加工到寿命后因修磨工艺的原因无法多次修磨重复利用,造成刀具总寿命浪费及刀具成本提高。


例如,青岛发动机工厂曲轴线OP10工位预钻中心孔成型钻T23027第一台阶因工艺要求设计切削刃较短(5.67±0.1)mm,新刀正常加工5000件到寿命后无法多次修磨重复利用,最多可重复修磨一次,造成加工浪费及刀具成本提高,不能满足当前生产需求,如图2所示。



新技术将解决的问题


针对以上问题,从刀具切削刃修磨工艺的角度分析,重新设计成型钻切削刃,形成单台阶单切削刃的错刃结构形式,具体方案如下:


(1)第一台阶,将刀具第一台阶切削刃有效长度进行延伸,提高该切削刃可重复修磨次数。


(2)第二台阶,将倒角及第二台阶转相位角单独设计切削刃,形成单台阶单切削刃的错刃结构形式,如图3所示。



技术创新点


通过从刀具切削刃修磨工艺的角度分析,重新设计成型钻切削刃(见图4),将现用的单切削刃成型钻优化设计为错刃复沟钻,形成单台阶单切削刃的错刃结构形式,解决单切削刃成型钻受切削刃长度限制导致无法多次修磨重复利用的问题,将该类成型钻刀具可重复修磨次数从2次提高至10次,大幅提高了刀具棒料的重复利用率,有效降低了工厂刀具成本。



技术效果


创新刀具与原始刀具对比如下(见图5):



(1)刀具重复修磨次数对比


优化设计后该类成型钻刀具可重复修磨次数从2次提高至10次,刀具棒料重复利用率由20%提高至90%。


(2)刀具总寿命及成本对比 


优化设计后该类成型钻刀具总加工寿命比当前使用刀具提高约5倍,刀具加工成本能够有效降低80%左右。


结语


研究机加工刀具重复利用及修磨次数的提高是机械制造行业的重要课题。随着机械加工行业的发展和刀具材料的不断开发,Co、W、Ti等稀有金属资源日趋匮乏,对刀具的重复利用要求也越来越高。在实际生产加工过程中,钻头的修磨一定不要仅局限于刀具图纸的几何参数,还要根据刀具切削材料的特性、加工位置的形状、刀具的切削参数等方面,确定适合刀具修磨的几何参数及结构形式,保证刀具修磨质量及刀具的重复修磨利用率实现最大化,降低刀具成本。错刃复沟钻刀具作为一种新型开发的阶梯钻刀具,其不但能够满足提高刀具修磨次数的需要,而且能够提高刀具重复利用率,降低刀具成本。

来源:金属加工

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