姜雪婷(鸡西永益煤矿机械制造有限公司,黑龙江鸡西158100)
摘要:介绍了小型机加工行业的加工方法,结合机械加工的工艺要求,叙述了加工过程中特殊的加工方法和解决措施,并收到了良好效果。
关键词:提高;效率;方法
前言
当前制造业发展的特点是竞争加剧,如何能不断提高生产效率、降低制造成本,以具有竞争力的价格向客户提供高质量的产品,及时满足用户日益增长的需求。才能占有、占领市场。
从最新的有关统计数据表明,刀具的消耗费用只占整个零件加工费用的3%,这与机床的加工时间和消耗等的97%相比,是微不足道。所以,建议着重于最大限度地减少零件的整个加工费用,而不只是着眼于减少刀具消耗费用。
1实用性加工方法
(1)当设计一个新的加工方案或修改现有加工程序时,建议将以下四项任务作为主要的解决目标:周期时间、刀具寿命、零件质量和表面粗糙度。并将其具体明确、分等级量化成可检查、验收的指标。同时,在设计加工方案与制定预期目标时,合理选择刀具。
(2)理解与掌握好在切削各种材料中,切削力的产生与作用规律。如掌握好切削力的作用规律,就可选择能提高零件装夹刚度的切削力方向进行加工。还可以通过考虑减少切削深度的方法,将径向力改变成轴向力的方法进行加工等。
(3)利用刀具几何形状优势,极好地提高生产效率。如选择有主偏角的刀具,通过增加进给量,增大切屑厚度,提高切除率等。
(4)找准问题。当加工中出现问题、故障,需认真分析研究,仔细判断是加工过程中的问题,还是刀具使用不当产生的问题。不要太着急地责备刀具使用者。相反,利用刀具失效模型的提示,找出产生故障的根本原因。如通过对产生的切屑进行分析,即能按表现出的现象,初步判断出是机床夹具还是刀具的问题。再检查刀具是否损坏,检查机床刚度、切削用量、刀具几何形状、排屑和冷却液等。如果问题是刀具引起,更换、安装好刀具。将加工过程中出现的问题,逐个加以解决。
(5)加工方案的理性选择。提高生产效率的正确答案,有时是需要采取特殊的加工方法。如对于大孔零件的单件和短周期生产,使用整体式螺旋铣刀铣孔(与钻大孔相比),将是高效而经济的加工方案。
(6)对切削温度进行深入细致地研究。即研究它是如何产生、主要产生局域以及有什么利弊等?金属切削通常总是会由摩擦产生高温,给加工带来弊端,但也不全是,特别是在切削钢件时,你还想通过高温软化零件,形成理想切屑。但需要避免在加工中引起零件淬硬、使刀具过热或者产生脱碳等的太高切削温度[1]。
(7)根据加工材料使用经优化设计几何形状的刀具。尤其在需加工各种各样工件材料的产品车间,提防使用所谓的“通用刀具”进行加工。当你改变材料时,一定花时间改换经优化设计几何形状的刀具。这样将提高生产效率和取得好的经济效益。优化设计出理想的刀具轨迹,以保证加工过程中,切削系统有最大刚度和能进行大进给量切削。例如现在使用较为广泛的仿形铣销,以及齿轮加工机床,大大提高了机械加工精度,而且提高加工效率。
(8)针对不同的加工工况,将习惯的湿切变成干切。对于多数金属加工件,干切应该是“标准加工环境”。在高速下干车、干铣淬硬材料不仅可能,而且更经济。关键是要知道如何正确地选择刀具、机床和切削方法。随着刀具材料不断的发展,情况也在不断的变化。新的硬质合金牌号特别是那些涂层牌号,在高速、高温的情况下不用切削液,切削效率会更高。
先来看看铣削,假定切削液能克服高速旋转的铣刀引起的离心力,那它在到达切削区之前也就已经蒸发了,它的冷却效果是很小的甚至没有。而应用切削液刀具会产生温度的激烈变化,铣刀刀片自工件切出时冷却,再切人时温度又上升。尽管在干切削时也有类似的加热和冷却循环产生,但是加了切削液这种温度变化要大得多。温度急剧变化在刀片中产生应力,会导致裂纹的产生。
类似的情况在车削中也会出现,如用非涂层硬质合金,在速度高于130m/min时,车削中碳钢刀尖切人工件不到40s,然后暴露在冷却液中,就能很明显地表现出热冲击的损害。这种热冲击加快了刀尖部位的磨损和后面磨损,从而大大地缩短刀具寿命。对于大多数车削加工,干切通常能延长刀具寿命。
可是许多时候用了切削液取得了某些效果,但它需要很高的额外费用,也带来非常有害的环境污染,这是不值得的。应该看到,现代的切削刀具能承受更高的切削热,具备高速切削所需的性能。必要时可以用压缩空气从切削区吹走热的切屑,以取代切削液。
2特殊性加工方法
2.1使用专用卡具
对于一些特殊的、通用性较小加工工件,为保证加工质量,提高加工效率,必须根据实际情况设计专用卡具。
如在镗床上加工高度超过车床加工高度的工件时,先设计加工模具。然后根据加工表面粗糙度的要求,选择合理的刀具夹具。
2.2根据实际加工条件,在特定的情况下,改变刀具的加工角度,以提高工件的表面加工精度,同时提高刀具的利用率和加工效率。例如,在镗床上加工平面工件,由于镗刀的主运动是以纵向为中心旋转,只能加工孔类零部件,所以不能满足加工条件。为达到目的,需将刀具通过一个夹具改变刀具的主运动方向。一般情况下,刀具选择为车刀。因车刀装夹在镗床上,其主偏角变成副偏角,副偏角成了主偏角,由于车刀的副偏角较小,车刀不锋利,已加工表面的粗糙度就比较大,所以需将车刀的副偏角增大,以提高已加工表面的粗糙度。这种情况下,不需选择新的刀具也能满足加工需要,更加经济高效。
在实际加工情况下,会有更多更好的办法去解决实际问题,其最基本的原则是:经济、高效、实用性强。上述提到的方法,只能根据实际工况确定。随着新型材料的不断应用,被加工材料和刀具材料的不断更新,会有更多更好的提高加工效率的方法。以镍基高温合金为例,其应用越来越广泛,已占到航空发动机制造使用总金属量的10%~25%。若这些韧性好的材料也把费用呈现在刀具上,它们的耐热性导致刀尖上的温度更高,从而降低了刀具寿命。相似地,这些合金里的碳化物颗粒显然增加了摩擦,从而缩短刀具寿命。但是用最新的细颗粒硬质合金能有效加工高温合金,刀具寿命得到提高,更重要的是提高了在高温合金应用时的可靠性。细颗粒硬质合金有比传统硬质合金材质更高的压缩强度和硬度,只是在韧性方面增加少量的成本。而结果是在高温合金加工上比传统硬质合金抵抗常见失效模式更有效。当切削速度提高后,此种材料的刀具将提高生产率达40%。所以,要不断地提高加工能力,还要不断地依靠科技力量,选择科学的加工工艺,以提高加工能力和加工效率。
结语
以上10种方法,是在实际工作中,为提高生产效率降低成本所采取的一些方法。随着科技水平的不断进步,工艺水平的不断提高,还会有更多更好的方法。