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机床镜面铣技术研究

发表时间：2021/5/25 来源：《基层建设》2021年第2期作者：张魁非

[导读] 摘要：本文主要介绍机床镜面铣技术的研究，通过对机床参数、夹具状况、刀具结构的设计、刀具切削参数的优化，工件材料的研究，进行连续切削试验，最终确定机床镜面铣技术的可行性。

        通用技术集团大连机床有限责任公司
        摘要：本文主要介绍机床镜面铣技术的研究，通过对机床参数、夹具状况、刀具结构的设计、刀具切削参数的优化，工件材料的研究，进行连续切削试验，最终确定机床镜面铣技术的可行性。
        关键词：机床；镜面铣；机床；夹具；刀具；工件
        一、前言
        随着加工技术的高速发展，加工零件的机床越来越精密，加工工艺也越来越成熟，对加工出来的工件要求也越来越高，部分工件现在对加工效率，表面粗糙度及外面美观提出了严格的要求，如何的节约人力成本，场地成本，增加附加值，创造出更多的社会价值与实用价值成为新发展方向。因此研究镜面铣技术，更新工艺方案，加快生产效率，节约成本，增加附加值如何的就变得迫切需要。
        二、技术方案说明
        1.工艺方案：DT40主轴箱端面加工
        现在的方案是：首先用MDH80机床进行装夹，进行粗铣表面，粗加工加工余量大，对机床稳定性，机床加工精度损害比较大，故需更换专门进行精加工的MDH80机床进行第二次装夹进行半精铣表面及精铣表面，精加工完成后更换磨床进行第三次装夹进行磨表面。通常粗加工机床、精加工机床和磨床都不在一个车间里，三台机床需要三个熟练的技术工人进行操作，造成了大量的运输浪费，场地成本增加，人力资源浪费，降低产品的附加值。
        新的方案是：首先用MDH80机床进行装夹，进行粗铣表面，粗加工加工余量大，对机床稳定性，机床加工精度损害比较大，故需更换专门进行精加工的MDH80机床进行第二次装夹进行半精铣表面及精铣表面，原磨床工序采用新型刀具进行镜面铣削加工，已铣代磨。仅仅需要粗加工和精加工两台两台机床，可以减少一次装夹，一个加工车间，一名操作工人，一次运输，镜面铣在加工效率上远远超过磨床加工，大大的提高了加工效率，节约成本，增加产品附加值，提高市场竞争力。现在我们着重研究镜面铣。
        2.机床、夹具、刀具、工件状态：
        机床为MDH80卧式加工中心，采用高速高精密主轴，主轴与电机采用直联结构，机床具有：高精度，定位精度±0.0025mm,重复定位精度±0.002mm；高速度，最高转速可达12000rpm,并具有内部两档变速；高刚性，机床主体部分采用树脂砂高磷铸件，床体为整体铸件，立柱，滑台，工作台在其上运动，保证了高刚性。电机功率:P=30/25Kw，转速N=5～12000r/min，刀柄BT50；
        夹具为人工手动上下料，定位销定位压块夹紧，本身的自重也有利于增强工件的刚性；
        根据工件材质、精度要求，选用高迈特镜面铣刀试验，其中刀柄：BT50-FMB32-50，镜面铣刀：F5000A.100.2.53，刀片：TEHX16T3ZF-WTN1205拉钉：BT50-45°。
        工件材质：铸铁HT250，硬度：HRC50～60。
        3.加工精度
        保证工件表面粗糙度≦Ra0.8，平面度≦0.01mm。
        4.总体目标
        一人一机，机床为双工作台，工作台回转，液压装夹，产能≧8件/班（每班8小时，机床开动率80%，考虑到还有半精加工和精加工的时间）；
        机床性能：稳定可靠，故障率低；
        机床精度：精度稳定可靠，MDH80卧式加工中心技术规格参数，须满足图纸要求；
        刀具要求：单刃寿命50件以上，单件刀具费用小于3元/件（含税）；
        5.加工难点
        由于刀片采用高的切削参数，刀片寿命短，一把刀具安装两个齿，两个齿易出现不等高，偏摆，这就对对刀要求严格，需要专门的对刀装置-对刀仪，最好有专业的对刀工人，该刀具属于超精加工易受到工件硬点、沙眼等因素影响，造成崩刃，抛除这些意外因素，理论计算可以达到预计要求，同时该刀片一个刀片上有三个刃口，可以使用三次，可以节约刀具刀片成本。
        三、DT40主轴箱端面进行镜面铣加工试验
        1.根据工件材料、刀片材质等条件，确定切削参数：N=1200r/min，d=φ100mm，fn=0.6mm/r，ap=0.1mm，按照此参数加工2件，切削出现很多切痕，没有达到预期的要求。
        分析：①.两片刀片高度不一致，进给可能过快，把刀具放在对刀仪上重新调刀，降低进给；
        a.重新对刀后按照原切削参数进行加工，N=1000r/min，d=φ100mm，fn=0.6mm/r，ap=0.1mm，切痕不存在，但是粗糙度不合格；
        b.刀具不动进行降低进给进行加工，N=1000r/min，d=φ100mm，fn=0.25mm/min，ap=0.1mm，表面质量很好，可以达到预期要求，但存在加工效率不足；
        c. 刀具不动加快转速按照进给不变进行加工，N=1600r/min，d=φ100mm，fn=0.25mm/r，ap=0.1mm，加工表面可以达到要求，可以达到节拍要求。

        2.进行试切后，调整刀具，调整切削参数后，出现加工质量稳定，可以初步修改现场加工工艺，进行试加工，进一步进行跟进，进行统计刀片寿命，出现废品率，出现废品原因进行分析，是否是更改工艺后造成的废品（可能出现操作失误，工件毛坯缺陷，机床未进行热车等等），经过一段时间统计、分析、处理最终得出刀片寿命，刀片单刃加工70件左右时，刀片磨损，加工表面质量明显下降，该刀刃不能继续使用，需要转位更换刀刃后再进行加工，加工过程中应时刻监视刀刃情况，如出现刀片刀刃崩损，需操作者及时进行更换。最后刀刃加工工件数量计算（算上加工期间崩坏的、撞坏的刀刃），每个刀刃均加工50件，达到预期要求。对所加工的每一个零件进行检测，生成检测报告。
        四、结语
        最后通过试验数据记录及对以加工工件检测报告进行分析，参照图纸规定尺寸精度和加工精度进行对比，达到图纸要求；已完成的统计刀具寿命，达到预期刀具寿命要求（刀具单刃寿命在50件以上）；进行节拍对比，原有加工节拍不计算运输耗时，仅计算装夹和磨削用时单件1.5到2个工时，每个工时按照30元进行计算，此序单件加工成本预计在100元，采用新型工艺不进行运输，直接进行加工单件用时0.2工时，此序单件加工成本预计在30元。因此，如机床精度能达到要求的情况下，机床镜面铣技术可以实现，可以大大的节约成本，增加产品附加值，提高产品的市场竞争力，这是企业在市场经济下现阶段性发展的需要。
        参考文献：
        [1]李克涵.工业机械运动参数的分析与综合.机械设计.1993
        [2]陈训全.超精密机床的若干关键模块综述.湖北工业大学学报。2006
        [3]蒋庄德.超精密加工技术及其发展方向.新技术新工艺-高端访谈.2006
        [4]DMTG.MDH-80卧式加工中心简介.2007
        [5]刘献礼.金属切削刀具设计手册.机械工业出版社.2011