LENSTAR
MACHINERY

如何滿足加工孔的粗糙度要求(一)

來源:如何滿足加工孔的粗糙度要求(一)作者:李經理網址:http://www.szryjp.com瀏覽數:2706 
文章附圖

   發動機、變速器的加工零件,其重要孔的加工不但要達到形位公差要求,而且其孔壁的粗糙度要求也要滿足。因此,了解、分析加工孔粗糙度達不到要求的原因,采取有效措施滿足加工孔的粗糙度要求等,也是現場技術支持人員應該重視和具備的能力。

孔加工刀具,按照工藝可分粗加工刀具、半精加工刀具和精加工刀具。精加工刀具不但要滿足孔徑要求、形位公差要求,而且還必須達到圖樣的粗糙度Ra要求。常見孔的精加工刀具有鉸刀、鏜刀和珩磨頭等。加工孔壁的粗糙度值,一方面直接由使用刀具的切削角度(主、副偏角,刀尖圓?。┖偷毒叩那邢鬟M給量決定;另一方面還受其他相關因素的影響,如材料的彈性變形、設備的振動、刀具的磨損、夾具的松動以及毛坯缺陷等,這些都有可能導致零件加工后的表面形成微小的峰谷、拉毛和劃傷等缺陷。

根據切削原理,刀具的切削角度和刀具的進給量決定粗糙度值的大小,我們可從車加工過程來了解。由圖1可知,刀具的切削角度和切削參數(進給量f)的變化造成粗糙度值的變化,粗糙度值的大小對刀具的切削深度ap沒有直接影響。刀具的主、副偏角使被切削層材料不能完全被切除,而在已加工表面上形成間距等于進給量f的螺旋狀條紋(殘留面積),殘留面積高度Hmax愈大,粗糙度值也愈高。

由此推理,當刀尖圓弧半徑rε=0或者rε≠0時,其殘留面積高度Hmax為:

零件在切削過程中,孔壁的粗糙度達不到要求,如果僅僅是刀具車加工示意圖(見圖1)上所示的原因,解決起來并不困難。比較麻煩的是零星出現粗糙度值超差或前面加工一直能正常滿足粗糙度值,后面突然出現粗糙度達不到技術要求的現象。這時候就需要我們去分析、解決,找出現象的真正原因。

常見加工孔孔壁的粗糙度失效模式有以下三種:

1   粗糙度值太低

孔壁的表面粗糙度數值小,會提高配合質量、減少磨損及延長零件使用壽命。但加工孔孔壁的粗糙度有時候不一定是越低越好,太低有時候也滿足不了功能要求。如缸蓋的導管孔孔壁、缸體的缸孔孔壁和缸蓋水悶蓋的孔壁等,不但有粗糙度最大峰谷高度Rz要求,而且還有粗糙度最大谷值Rv要求,后者是為達到產品功能需求而設置的,即滯油和滯膠等作用。例如:氣門導桿與導管的配合,氣門導桿在工作狀態進行上下運動時,導管孔孔壁的粗糙度值太高會造成氣門導桿的拉毛,加快配合間隙的增大,而導管孔孔壁的粗糙度值太低,會影響導桿通過配氣機構飛濺出來的機油潤滑功能的保持,很少的機油在孔壁很難起到滯油的作用。又如,缸蓋水悶蓋孔孔壁的粗糙度值也不能太低,否則將影響到水悶蓋在壓裝以后的密封性,即造成水悶蓋與缸蓋水悶蓋孔壁的配合中密封膠滯留量減少,導致密封性能的降低。

孔壁的粗糙度值太低還直接反映在配合的摩擦系數上面,在有一定量的過盈量配合中,會降低配合的摩擦系數,使其達不到產品設計的要求。

2 粗糙度值太高

加工孔孔壁的粗糙度值太高,其失效后果顯而易見,影響配合時的過盈量和零件的耐磨性等。粗糙度值太高對間隙配合來說就更易磨損,使工作過程中的間隙逐漸增大;對過盈配合來說,減小了實際有效過盈,降低了連接強度;而對需要起到密封效果的孔壁配合,粗糙度值的上升增加了密封效果出現泄漏的風險,影響零件的最終密封性等。

3 部粗糙度沒有達到要求(拉毛、劃傷等)

工孔的孔壁粗糙度局部沒有達到要求,將直接影響到裝配、配合精度,增加密封過程中的泄漏風險等。如拉毛嚴重的孔壁與運動件的軸配合存在的潛在缺陷是:軸在運動過程中會漸漸惡化配合狀況,直至孔壁最終“咬死”運動件。

粗糙度值超差的實效原因

實際生產中,加工孔孔壁粗糙度超差的失效原因頗多,刀具、設備、加工工藝、切削液和毛坯等都會是造成加工孔孔壁粗糙度不理想的失效原因之一。

1 具原因

加工孔的粗糙度不好,刀具是第一要考慮的原因。刀具的結構選擇不合理,刀具使用壽命的設定不合理,刀具的切削角度存在設計上的缺陷,刀具的徑向、軸向的刃口跳動偏大,以及切削刃尺寸不等高、刃口崩刃和刃口非正常磨損等,都是造成粗糙度滿足不了的原因。刀具結構不一樣,造成粗糙度不好的原因也不一樣。如鉸刀加工時的粗糙度不好,通常是如下原因:鉸刀已用鈍或已損壞,選用的鉸刀不正確,中心線不重合或振動,鉸孔余量過大或過小,鉸盲孔時碰到底部,以及刀具切削速度過高、過熱、有刀痕和擦傷等。而由于鏜把刀具的原因造成粗糙度不好則又有其他原因。所以在查找刀具引起粗糙度不能滿足的原因時,應該首先了解刀具的結構可能存在的缺陷導致粗糙度超差的影響因素,這樣才能夠查找到問題的真正原因。

2 設備原因

設備的主軸剛性、主軸振動加劇、絲杠的磨損、夾具夾緊力下降及夾具螺栓松動等都會引起加工孔孔壁的粗糙度值下降。

3 加工工藝原因

加工工藝的安排不合理往往也會影響到加工孔的孔壁粗糙度值。如切削參數之一的進給量設定不合理,造成加工孔的粗糙度達不到要求;前后影響的加工余量、加工順序的顛倒等同樣會影響到粗糙度不能夠滿足等。

4 切血液原因

切削液濃度下降、有雜質、壓力不足以及沒有對準刀具切削刃口等都會造成粗糙度不好。

5 毛坯原因

毛坯鑄造過程中沒有消除的硬質點,也是造成粗糙度達不到要求的一個原因,如刀具的鋒利刃口在加工鋁合金材料的初始階段,加工孔壁出現細小縮孔;毛坯在不是加工孔徑位置的多肉會干涉到鏜把,造成軸向振動或徑向推力的突發性增加,致使導條擠壓已加工孔壁或劃傷孔壁;毛坯的孔壁太薄,造成加工中孔壁的支撐力度不夠而出現振紋等。

6 疊加原因

粗糙度滿足不了加工的技術要求,有時候問題的出現往往沒有主要原因,而是一個個的次要原因。只是這種次要原因疊加在一起的時候出現了加工粗糙度要求的不滿足,一旦消除或降低了某一方面的不利因素,或許問題的表象就淡化了,也就滿足了加工對象的技術要求。