CN105312641B - 一种机身哈呋面的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机身哈呋面的加工方法，包括：粗铣步骤—半精铣步骤—精铣步骤，其中，以上步骤选取减震铣刀延长柄安装铣刀，其中减震铣刀杆的一端与刀具的刀柄相连，另一端利用芯轴定位，内六方螺钉锁紧；其中，刀具悬伸为6倍刀具直径，用以完成哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对与哈呋面的垂直度在0.02mm面的加工。本发明采取了上述方案以后，降低了哈呋面的加工时间，该方法通常可将切削参数提高至少50%；对于刀具悬伸为6倍的刀具直径及以上的铣削应用，该方法是较优的选择。

Description

一种机身哈呋面的加工方法

技术领域

本发明属于一种机身哈呋面的加工方法。

背景技术

在柴油机机身的生产过程中，有一系列机身（规格为：宽×高=1254×1220），该型机身汽缸数系列化5缸、6缸、8缸等，机身长度不一，最长的不超过4000mm。在机身加工中曲轴孔的瓦盖安装面是关键点，生产中我们称之为哈呋面（机身曲轴孔中心面）和开档（垂直于曲轴孔中心面的两个平行面，如图1尺寸380H7所指的面），且必须重点控制（如图1所示）。主机的哈呋面的宽度一般在380mm左右、厚度约有80mm、距离机身底面350～380mm，哈呋面与开档的过渡圆角（一般在R10～R25mm，参见图1的I局部放大图）。常规方法采用定梁龙门镗铣床（机床工作台规格2040x6200 mm）自带的主轴延长附件头（如图2所示）加工，附件头安装铣刀来实现主机机身哈呋面的粗、精加工；但实际生产设备自带的延长附件允许最大刀具直径为φ150 mm（6＂），而附件主轴的最小外径却大于φ150mm，不能满足机身哈呋面的加工。

若采用在大型动梁龙门镗铣床（机床工作台规格2500x8000）加工，属于“大牛拉小车”，且随着刀具直径的增大，断续切削、刀具损耗大，经济成本随之升高，不适应批量生产目的。

被加工面为机身哈呋面及开档过度圆角的加工，其形位公差一般为：哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对与哈呋面的垂直度在0.02mm；受机床主轴方滑枕的限制（方滑枕尺寸一般在510x490mm，Z轴行程1070mm），不能直接延伸到哈呋面，对于哈呋面的加工，必须采用选择适当的机床或延长刀柄的方法来满足加工需求。

1、采用在大型动梁龙门镗铣床（机床工作台规格2500x8000）加工，机床附件延伸头直径超过φ200mm，要加工机身哈呋面及圆角，刀具直径必须超过200mm，而标准铣刀直径φ250mm，刀具直径增大，断续切削程度增大，刀具损耗大，经济成本也随之升高，不适应批量生产目的；且在大型机床加工，属于“大牛拉小车”，不经济。

2、采用定梁龙门镗铣床（机床工作台规格2040x6200 mm）加工，通常采用延长铣刀接柄，方法一自制铣刀延长刀柄（长度380mm），超过4D（刀具的长度与刀具的最小直径D之比），长径比过大，易振刀，不能满足哈呋面的加工精度要求；方法二采用ABS接口的延长刀柄，等径中间模块和变径中间模块的连接满足延长刀柄，但因长度过长，刀具过重，也不能满足哈呋面的粗糙度及形位公差。

3、机身曲轴孔开档与哈呋面的过渡圆角R，如果铣刀选择与切削参数选择不当，也不易保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有抗震功能的铣刀杆和专用的粗、精铣刀，并由此形成机身哈呋面的加工方法，以达到满足加工要求，提升产能，降低消耗的效果。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种机身哈呋面的加工方法，包括：

粗铣步骤—半精铣步骤—精铣步骤，

其中，以上步骤选取减震铣刀延长柄安装铣刀，其中减震铣刀杆的一端与刀具的刀柄相连，另一端利用芯轴定位，内六方螺钉锁紧；

其中，刀具悬伸为6倍刀具直径，用以完成哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对与哈呋面的垂直度在0.02mm面的加工。

进一步地，优选的是，所述刀具中，设有预先调校好的减振系统，该系统由一个通过多个橡胶弹簧元件支撑的重金属调谐体组成，其中，重金属调谐体被油性液体包围。

进一步地，优选的是，所述铣刀包括：φ160mm的粗、精铣刀，其中，刀具的圆角半径R20，刀具厚度63mm，其中，粗、精铣刀分别具有：

铣刀端头，铣刀盘与减震铣刀杆利用心轴定位，两对称方型键传递扭矩，心轴端头的自锁内六方沉头螺母锁紧铣刀；

其中，在加工哈呋面及圆角时，基于两个工位进行加工；

并且将粗铣、精铣步骤分开，且精铣前预留余量0.5mm，工位一采用机床90°附件铣头精铣垂直于哈呋面的面，加工到曲轴开档要求尺寸；

工位二利用减震铣刀进行加工哈呋面到要求精度，其经过两工位加工形成的哈呋面过渡圆角。

进一步地，优选的是，所述粗铣刀刀片安装槽采用标准的成型一个正方形刀片和2个R20的圆角拼接形成，用以加工机身哈呋面及过渡圆角R20，圆角刀片切削刃比刀体外轮廓大0.5mm，刀片使用正前角槽形，微观槽型经过ER处理的刀片。

进一步地，优选的是，所述精铣刀采用镶焊硬质合金成型R20刀片，刀片形状和机身被加工部位的形状一样，刀片的切削刃比刀体外轮廓大1.5mm，刀体与刀片镶嵌部位夹角10°～12°。

进一步地，优选的是，刀片的安装或镶焊其主偏角为90°或者0°导程角。

进一步地，优选的是，粗铣刀的加工圆角刀片错齿搭接，具体包括：

所述粗铣刀有6个齿，每个齿只有一个刀片，每三个齿形成一个完整的圆角，一个盘铣刀有两个完整的圆角；所述精铣刀采用镶焊成型硬质合金铣刀片，每个齿都是一个完整的圆角刀片。

进一步地，优选的是，切削参数的确定如下：

粗铣刀去除余量，每次切深在2～4mm，转速400 r/min，切削速度250mm/min；

精铣刀的最后一刀加工余量必须控制在0.2～0.10mm，转速800r/min，切削速度400mm/min。

进一步地，优选的是，铣刀的刀具直径=最大刀杆直径＋40mm。

本发明采取了上述方案以后，降低了哈呋面的加工时间，该方法通常可将切削参数提高至少50%；对于刀具悬伸为6 倍的刀具直径及以上的铣削应用，该方法是较优的选择。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细的描述，以使得本发明的上述优点更加明确。其中，

图1是本发明机身哈呋面的加工方法的工件哈呋面示意图；

图2是本发明机身哈呋面的加工方法的加工刀具的示意图；

图3是本发明机身哈呋面的加工方法的工位一的加工示意图；

图4是本发明机身哈呋面的加工方法的工位二的加工示意图；

图5是本发明机身哈呋面的加工方法的粗铣刀的示意图；

图6是本发明机身哈呋面的加工方法的精铣刀的示意图；

图7是本发明机身哈呋面的加工方法的粗铣刀的正面示意图；

图8是本发明机身哈呋面的加工方法的固定工件的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

具体来说，本方法利用减震效果良好的铣刀延长柄，设计专用φ160mm粗、精铣刀，选择合适的切削参数，在小型定梁龙门镗铣床上对机身的哈呋面及圆角进行加工。其中，减震铣刀延长柄安装专用铣刀，一般地，刀具悬伸为6 倍刀具直径，加工流程为：粗铣—半精铣—精铣。

具体来说，一种机身哈呋面的加工方法，包括：

粗铣步骤—半精铣步骤—精铣步骤，

其中，以上步骤选取减震铣刀延长柄安装铣刀，其中减震铣刀杆的一端与刀具的刀柄相连，另一端利用芯轴定位，内六方螺钉锁紧；

其中，刀具悬伸为6倍刀具直径，用以完成哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对与哈呋面的垂直度在0.02mm面的加工。

进一步地，优选的是，所述刀具中，设有预先调校好的减振系统，该系统由一个通过多个橡胶弹簧元件支撑的重金属调谐体组成，其中，重金属调谐体被油性液体包围。

进一步地，优选的是，所述铣刀包括：φ160mm的粗、精铣刀，其中，刀具的圆角半径R20，刀具厚度63mm，其中，粗、精铣刀分别具有：

铣刀端头，铣刀盘与减震铣刀杆利用心轴定位，两对称方型键传递扭矩，心轴端头的自锁内六方沉头螺母锁紧铣刀；

其中，在加工哈呋面及圆角时，基于两个工位进行加工；

并且将粗铣、精铣步骤分开，且精铣前预留余量0.5mm，工位一采用机床90°附件铣头精铣垂直于哈呋面的面，加工到曲轴开档要求尺寸；

工位二利用减震铣刀进行加工哈呋面到要求精度，其经过两工位加工形成的哈呋面过渡圆角。

进一步地，优选的是，所述粗铣刀刀片安装槽采用标准的成型一个正方形刀片和2个R20的圆角拼接形成，用以加工机身哈呋面及过渡圆角R20，圆角刀片切削刃比刀体外轮廓大0.5mm，刀片使用正前角槽形，微观槽型经过ER处理的刀片。

进一步地，优选的是，所述精铣刀采用镶焊硬质合金成型R20刀片，刀片形状和机身被加工部位的形状一样，刀片的切削刃比刀体外轮廓大1.5mm，刀体与刀片镶嵌部位夹角10°～12°。

进一步地，优选的是，刀片的安装或镶焊其主偏角为90°或者0°导程角。

进一步地，优选的是，粗铣刀的加工圆角刀片错齿搭接，具体包括：

所述粗铣刀有6个齿，每个齿只有一个刀片，每三个齿形成一个完整的圆角，一个盘铣刀有两个完整的圆角；所述精铣刀采用镶焊成型硬质合金铣刀片，每个齿都是一个完整的圆角刀片。

进一步地，优选的是，切削参数的确定如下：

粗铣刀去除余量，每次切深在2～4mm，转速400 r/min，切削速度250mm/min；

精铣刀的最后一刀加工余量必须控制在0.2～0.10mm，转速800r/min，切削速度400mm/min。

进一步地，优选的是，铣刀的刀具直径=最大刀杆直径＋40mm。

本发明采取了上述方案以后，降低了哈呋面的加工时间，该方法通常可将切削参数提高至少50%；对于刀具悬伸为6 倍的刀具直径及以上的铣削应用，该方法是较优的选择。

在优选实施例中，采用JT50刀柄与可乐满Capto系统C8接口，多边形传递扭矩时具有良好的稳定性，无间隙接口保证在铣削旋转时，负载都能对称扩散，不会失去中心高，专用圆弧粗、精铣刀，加工时选用合适的切削参数，其中吗，

粗铣步骤—半精铣步骤—精铣步骤，

其中，以上步骤选取减震铣刀延长柄安装专用铣刀，其中减震铣刀杆的一端与JT50刀柄相连，另一端与专用铣刀柄利用芯轴定位，内六方螺钉锁紧，乐满Capto系统C8接口刀柄接口能够传递高扭矩、出色的抗弯性及抗震性其中，刀具悬伸为6 倍刀具直径，能够完成哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对与哈呋面的垂直度在0.02mm面的加工，如图2所示，其中，本发明机身哈呋面的加工方法的工件哈呋面示意图。

优选的是，所述刀具中，设有预先调校好的减振系统，该系统由一个通过多个橡胶弹簧元件支撑的重金属调谐体组成，其中，重金属调谐体被油性液体包围。其中，重型调谐体使振动减到最低，调谐体被特殊的油性液体包围，如果在铣削过程振动增加，则调谐系统将立即起作用，杆的动能被调谐系统吸收，从而减震效果。

在实施例中，设计φ160mm粗、精铣刀，刀具的圆角半径R20，刀具厚度63mm，其中，粗、精铣刀安装在具有可乐满Capto系统C8接口减震铣刀杆铣刀端头，铣刀盘与减震铣刀杆利用心轴定位，两对称方型键传递扭矩，心轴端头的自锁内六方沉头螺母锁紧铣刀；在加工哈呋面及圆角时，必须采用两个两个工位才能完成零件的要求。如图3、4所示；

加工哈呋面及圆角时，必须粗铣、精铣分开，精铣前预留余量0.5mm，工位一采用机床90°附件铣头精铣垂直于哈呋面的面，加工到曲轴开档要求尺寸，工位二利用减震铣刀进行加工哈呋面到要求精度，其经过两工位加工形成的哈呋面过渡圆角，经过分析及验证，此种加工方法切实有效，能够满足产品图纸的设计要求。

其中，如图5、6所示，粗铣刀刀片安装槽采用标准的成型一个正方形刀片和2个R20的圆角拼接形成，可加工机身哈呋面及过渡圆角R20，圆角刀片切削刃比刀体外轮廓大0.5mm，利于刀片在切削时增加刀片强度，断续切削不易崩刃，刀片使用正前角槽形，微观槽型经过ER处理的刀片。

精铣刀采用镶焊硬质合金成型R20刀片，刀片形状和机身被加工部位的形状一样，刀片的切削刃比刀体外轮廓大1.5mm，刀体与刀片镶嵌部位夹角10°～12°（如图7所示），增加刀片刚性及刀具的承受力。

并且，刀片的安装或镶焊其主偏角为90°（0°导程角），为了提高刀片的采用正前角槽形，其中粗加工圆角刀片必需错齿搭接（如图7所示），粗加工盘铣刀有6个齿，每个齿只有一个刀片，每三个齿形成一个完整的圆角，即一个盘铣刀有两个完整的圆角；精铣刀采用镶焊成型硬质合金铣刀片，每个齿都是一个完整的圆角刀片，这样能够提高被加工面精度，及圆角精度，有效避免粗铣刀错齿搭接的刀片接痕。

其中，切削参数的确定上：

R20粗铣刀主要为去除余量，每次切深在2～4mm（根据毛坯的材质，选择不同的切深），转速400 r/min，切削速度250mm/min；R20精铣刀为精加工刀具，保证加工精度及形位公差，最后一刀加工余量必须控制在0.2～0.10mm，转速800r/min，切削速度400mm/min，确保一次加工成型（切忌R20精铣刀不能用作粗加工）。

并且，该方法在加工时，以最佳的方式固定工件，采用“对称式”压紧方式，从一端到另一端，两对称点，逐次压紧，如图8所示，让工装来承受加工过程中产生的切削力，工件和刀具必须是刚性夹紧，选择尽可能短的刀具长度，铣刀体的重量尽量轻，使减震铣刀杆中抵抗切削力的阻尼系统充分工作。

一般情况下，刀具直径=最大刀杆直径＋40mm（经验数值），计算出的刀具直径再选用靠近铣刀标准直径，目前常用φ160mm的铣刀，刀杆为φ80mm，通过铣刀功率扭矩计算及防震的综合分析，其利用减震铣刀杆延长铣削，刀具直径一般选在φ85mm～φ160mm之间），其径向切削的宽度越小越有利于加工精度的提高，且不易发生振刀及刀具拖痕。

本发明在定梁龙门镗铣床，受机床主轴滑枕限制，采用减震延长刀柄，根据机身曲轴孔瓦盖安装面开档、哈呋面及过渡圆角的加工，设计专用铣刀φ160mm粗、精铣刀，选择合理的切削参数及刀具行程，平衡切削抗力，减少刀具振动，提高加工精度及粗糙度，确保机身出产。

该方法优化加工策略和方向要求，以尽可能实现最稳定的切削工况，避免多次的切入工作和切出工作，铣刀的走刀路线是使铣刀始终吃刀，尽可能避免或减少断续切削；机床状况会对切削振动产生巨大的影响，主轴轴承或进给装置的过度磨损会导致不良的加工效果。尽量减少刀具直径，其径向切削的宽度越小越有利于加工精度的提高。

本发明的效果如下：

1、适用批量生产，降低了哈呋面的加工时间，该方法通常可将切削参数提高至少50%；对于刀具悬伸为6 倍的刀具直径及以上的铣削应用，该方法是较优的选择。

2、提高了金属去除率，而且改进了表面质量。甚至随着切削速度、切深和主轴速度的增大，也不会产生振动问题。

3、操作简便，最终利用钳工简单清理、修磨，R圆角的圆滑过渡，满足零件设计要求。

4、易于推广，目前我们不仅在加工机身哈呋面上广泛应用，还推广到其它大悬伸零件面或过渡的加工。

需要说明的是，对于上述方法实施例而言，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种机身哈呋面的加工方法，其特征在于，包括：

粗铣步骤—半精铣步骤—精铣步骤，

其中，以上步骤选取减震铣刀延长柄安装铣刀，其中减震铣刀延长柄的一端与铣刀的刀柄相连，另一端利用芯轴定位，内六方螺钉锁紧；

其中，刀具悬伸为6倍刀具直径，用以完成哈呋面的平面度0.02mm、粗糙度不低于Ra1.6μm，两开档相对于哈呋面的垂直度在0.02mm面的加工；

所述刀具中，设有预先调校好的减振系统，该系统由一个通过多个橡胶弹簧元件支撑的重金属调谐体组成，其中，重金属调谐体被油性液体包围；

所述铣刀包括：φ160mm的粗、精铣刀，其中，刀具的圆角半径R20mm，刀具厚度63mm，其中，粗铣刀具有：

粗铣刀铣刀端头，粗铣刀铣刀盘与粗铣刀减震铣刀延长柄利用粗铣刀芯轴定位，两对称方型键传递扭矩，粗铣刀芯轴端头的内六方螺钉锁紧铣刀；

精铣刀具有：

精铣刀铣刀端头，精铣刀铣刀盘与精铣刀减震铣刀延长柄利用精铣刀芯轴定位，两对称方型键传递扭矩，精铣刀芯轴端头的内六方螺钉锁紧铣刀；

其中，在加工哈呋面及圆角时，基于两个工位进行加工；

并且将粗铣、精铣步骤分开，且精铣前预留余量0.5mm，工位一采用机床90°附件铣头精铣垂直于哈呋面的面，加工到曲轴开档要求尺寸；

工位二利用减震铣刀进行加工哈呋面到要求精度，其经过两工位加工形成的哈呋面过渡圆角；

所述粗铣刀刀片安装槽采用正方形刀片和2个圆角刀片拼接形成，用以加工机身哈呋面及过渡圆角R20mm，其中，圆角刀片切削刃比刀体外轮廓大0.5mm，圆角刀片使用正前角槽形；

所述精铣刀采用镶焊硬质合金成型R20mm刀片，刀片形状和机身被加工部位的形状一样，刀片的切削刃比刀体外轮廓大1.5mm，刀体与刀片镶嵌部位夹角10°～12°。

2.根据权利要求1所述的机身哈呋面的加工方法，其特征在于，刀片的安装或镶焊其主偏角为90°或者0°导程角。

3.根据权利要求1所述的机身哈呋面的加工方法，其特征在于，粗铣刀的圆角刀片错齿搭接，具体包括：

所述粗铣刀有6个齿，每个齿只有一个刀片，每三个齿形成一个完整的圆角，一个铣刀盘的铣刀有两个完整的圆角；所述精铣刀采用镶焊成型硬质合金铣刀片，每个齿都是一个完整的圆角刀片。

4.根据权利要求1所述的机身哈呋面的加工方法，其特征在于，切削参数的确定如下：

粗铣刀去除余量，每次切深在2～4mm，转速400 r/min，切削速度250mm/min；

精铣刀的最后一刀加工余量必须控制在0.2～0.10mm，转速800r/min，切削速度400mm/min。