CN108568644A - 超小规格管模的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超小规格管模的加工工艺；具体为去应力回火→检测管身直线度、烤校管身直线度→精镗内孔:分为粗镗、镗修底孔、浮动精镗→检→精车管身→精车大、小头→终检→包装；通过进行去应力回火、烤校直线度、合理设计刀具、精镗内孔切削余量和转速进给参数配比，最终生产出符合要求的优质产品,可以有效避免DN60管模加工变形、减少管模加工应力；并且可以解决内孔加工直线度要求等技术指标，更好的满足其在浇铸高温铁水的苛刻环境下使用，提高管模使用寿命要求。

Description

超小规格管模的加工工艺

技术领域

本发明属于工业用模具机械加工技术领域，具体涉及一种在对DN60超小规格管模进行机械加工中避免变形、保证内孔直线度的超小规格管模的加工工艺；可以有效避免DN60管模加工变形、减少管模加工应力；并且可以解决内孔加工直线度要求等技术指标，更好的满足其在浇铸高温铁水的苛刻环境下使用，提高管模使用寿命要求。

背景技术

目前，对于DN80-DN1200的常规规格管模内孔加工方法是:粗镗留10mm余量、精镗内孔；这种工艺方法，对于DN60规格管模，首先，管身和内孔较小，加工变形较大；其次，受内孔尺寸的限制，深孔镗孔用刀杆较细，刚性差，刀杆易产生共振，出现振刀、竹节状内孔的技术难题；克服以上问题，需要制定专用的刀具和工艺方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种通过制定专用工艺方案，控制其加工余量及进给量，以克服深孔精镗孔工序中，由于刀杆刚性差，造成精镗内孔的直线度无法保证和内孔加工出现振刀、竹节状内孔问题的超小规格管模的加工工艺；同时在加工过程中，增加去应力回火，以消除加工应力，减少加工变形量，同时避免客户在使用中浇铸高温铁水造成的管模超标准变形；使产品加工一次性合格率大大提高，解决了小孔径加工的难题，还通过采取减少应力的措施，提高了DN60管模的使用寿命。

本发明的目的是这样实现的：

一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于：

步骤1)、对管模进行去应力回火；

步骤2)、去应力回火后，管模会出现变形，在精镗内孔前，为保证深孔加工内孔直线度和内孔切削余量均匀，通过平台对管模管身直线度进行检测，同时对管身直线度采用火焰校正；

步骤3)、设计专用加工刀具：设计镗孔刀体、浮动刀体各一个；

镗孔刀体一端采用三头螺纹与刀杆连接，另一端线切割16mm*16mm刀方，镗孔时，镗刀放在刀方中，调节镗刀位置，确定镗孔大小，用2-M10螺钉固定镗刀；木导键长度110mm、木导键高出刀体本体10mm；

浮动刀体工作端线切割16mm*30mm浮动刀槽，浮动刀块采用对插式设计，通过浮动刀块在刀槽中滑动，来保证内孔的圆度；工作端端面连接50mm宽木导键连接头，连接头上铣四组木导键槽，连接头与刀体通过螺纹连接，在浮动刀吃刀前，研磨连接头上木导键，起到稳定刀体作用，能有效避免口部振刀；当刀体木导键作用后，去掉木导键连接头；刀体上，每条木导键槽设计为2-40mm(中间间隔40mm)这样设计能减少木导键阻力，便于增加进给速度；

步骤4)、进行精镗内孔加工,采用卡盘夹小头端，环形架固定靠近大头一端管身的装夹方式，镗孔刀杆直径Ф58，采用专用的镗孔刀体、浮动刀体进行加工，具体精镗内孔采用粗镗内孔、锁刀浮动修镗内孔、浮动镗至成品；

步骤5)、合理配比卡盘转速和刀具进给:粗镗内孔转速60-80r/min，进给速度10mm/min；浮动内孔转速120-140r/min，进给速度20mm/min，通过科学配比，使切削均匀，铁屑折断宽度合理，便于排屑。

在步骤1)中，所述对管模进行去应力回火是指全功率升温到560℃～590℃之间，均温6～7小时，均温后将管模随炉冷却至250℃以后出炉空冷。

在步骤2)中，所述通过平台对管模管身直线度进行检测，同时对管身直线度采用火焰校正是指:将管模用两组拖轮支撑管身，磁力表固定在平台，磁力表触针接触管模外圆，管模随拖轮转动，通过百分表变化范围和方向来检测管模的跳动大小和跳动高点、低点，标注出跳动高点、低点；采用火焰校正，即氧气助燃可燃的乙炔气体，用烤枪烘烤跳动高点，火焰温度达600℃～800℃，利用热胀冷缩的原理，管模外圆高点在冷却过程中收缩，在收缩拉力的作用下，校正管模直线度；最终保证管模外圆直线度≤1mm。

步骤3)、设计专用加工刀具：设计镗孔刀体、浮动刀体各一个；

镗孔刀体一端采用三头螺纹与刀杆连接，另一端线切割16mm*16mm刀方，镗孔时，镗刀放在刀方中，调节镗刀位置，确定镗孔大小，用2-M10螺钉固定镗刀；木导键长度110mm、木导键高出刀体本体10mm；

浮动刀体工作端线切割16mm*30mm浮动刀槽，浮动刀块采用对插式设计，通过浮动刀块在刀槽中滑动，来保证内孔的圆度；工作端端面连接50mm宽木导键连接头，连接头上铣四组木导键槽，连接头与刀体通过螺纹连接，在浮动刀吃刀前，研磨连接头上木导键，起到稳定刀体作用，能有效避免口部振刀；当刀体木导键作用后，去掉木导键连接头；刀体上，每条木导键槽设计为2-40mm(中间间隔40mm)这样设计能减少木导键阻力，便于增加进给速度；

在步骤4)中，在精镗内孔工序中，为避免刀杆刚性差对加工造成的不利影响，精镗内孔采用如下工步：粗镗内孔、锁刀浮动修镗内孔、浮动镗至成品；其中，粗镗内孔切削量3.5mm，其内孔余量由6mm镗至2.5m，采用机加刀加工，刀片型号1704；锁刀浮动修镗内孔吃刀量1.5mm，其内孔余量由2.5mm镗至1mm，采用合金刀片YT15；浮动镗至成品吃刀量0.8-1mm，采用合金刀片 YT15；内孔稍度0.5mm，采用分段镗孔，共分六段，每段1025mm。

本发明具有如下有益效果：本发明解决了超小规格管模加工变形大和内孔振刀、竹节状内孔的技术难题，通过去应力回火和合理控制切削余量及进给转速的合理配比，减少了加工变形量和加工应力，进而降低小规格管模在浇铸高温铁水后产生变形的概率；最终达到生产效率高、生产成本低，延长管模使用寿命的目的，使加工工艺更加经济、科学。

附图说明

图1本发明的DN60管模成品图。

图2本发明的DN60管模去应力回火曲线图。

具体实施方式

一种DN60超小规格管模的加工工艺方案，其特征在于：

步骤1)、去应力回火：温度控制在560℃～590℃之间，均温6～7小时。要求均温后随炉冷却至300℃以后出炉空冷。

步骤2)、去应力回火后，管模会出现变形，为保证深孔加工内孔直线度，内孔切削余量均匀，在本发明中增加平台检测管身直线度和火焰校正管身直线度的工艺路线；此工艺路线是将管模用两组拖轮支撑管身，磁力表固定在平台，磁力表触针接触管模外圆，管模随拖轮转动，通过百分表变化范围和方向来检测管模的跳动大小和跳动高点、低点，标注出跳动高点、低点，采用火焰校正，即氧气助燃可燃的乙炔气体，用烤枪烘烤跳动高点，火焰温度达600℃～800℃，利用热胀冷缩的原理，管模外圆高点在冷却过程中收缩，在收缩拉力的作用下，校正管模直线度；最终保证管模外圆直线度≤1mm；

步骤3)、设计专用的加工刀具：设计镗孔刀体、浮动刀体各一个，木导键长度110mm、木导键高出刀体本体10mm、浮动刀块采用对插式设计；

步骤4)、精镗内孔切削余量控制：深孔镗孔采用卡盘夹小头端，环形架固定靠近大头一端管身的装夹方式，镗孔刀杆直径Ф58mm，采用专用的镗孔刀体、浮动刀体进行加工，为避免刀杆刚性差对加工造成的不利影响，精镗内孔采用如下工步：粗镗内孔--锁刀浮动修镗内孔--浮动镗至成品；其中，粗镗内孔切削量3.5mm(内孔余量由6mm镗至2.5m)，采用机加刀加工，刀片型号1704；锁刀浮动修镗内孔吃刀量1.5mm(内孔余量由2.5mm镗至1mm)，采用合金刀片YT15；浮动镗至成品吃刀量0.8-1mm，采用合金刀片YT15；内孔稍度0.5mm，采用分段镗孔，共分六段，每段1025mm；

步骤5)、合理配比卡盘转速和刀具进给，粗镗内孔转速60～80r/min，进给速度10mm/min；浮动内孔转速120～140r/min，进给速度20mm/min，通过科学配比，使切削均匀，铁屑折断宽度合理，便于排屑；

在步骤2)中，均温温度控制在560℃～590℃能将管模应力去除较为彻底，同时，对管模力学性能、硬度等的衰减在管模要求的范围内；均温后随炉冷却至250℃以后出炉空冷是控制冷却速度，减少因为快速冷却带来的热应力，去应力效果更好；

在步骤4)5)中，需要严格控制切削余量、机床转速和进给速度，防止由于配比不合理，增加切削阻力，刀具磨损快造成的内孔尺寸小，进而导致木导键磨损严重，而产生内孔振刀、竹节状内孔等质量问题；

本发明技术方案的实施主要在于两点，分别如下：

1、对于精镗孔前变形量的控制，根据管模的力学性能指标要求，制定特定的去应力回火工艺路线，精镗孔前增加火焰烤校管身直线度，通过去应力回火和火焰烤校管身直线度，解决了加工中的变形量大的难题，同时能减少加工应力，进而降低管模在浇铸高温铁水后产生变形的概率；保证精镗孔前内孔直线度达到最佳状态，确保内孔切削余量均匀，切削力对称，保证镗孔直线度；

2、通过严格控制切削余量、机床转速和进给速度，使深孔加工吃刀量合理、均匀，铁屑折断宽度合理，排屑顺畅，防止由于配比不合理，增加切削阻力，刀具磨损快造成的内孔尺寸小，进而导致木导键磨损严重，而产生内孔振刀、竹节状内孔等质量问题；

本发明技术方案是充分分析21CrMo10钢种特性及加工特性，根据管模成品图，确定锻坯图及粗加图，热处理后，制定精加工艺路线。一种DN60超小规格管模的全加工工艺路线：按照锻坯技术要求锻造毛坯→退火→粗加工→磁粉检测→调质热处理→理化检测(力学性能(两拉两冲)、超声波探伤)、检验→精加成品(粗车、粗镗、半精车、半精镗、精镗、精车)→检验→包装→交货。所用材质为21CrMo10，毛坯和热处理均为我公司自己生产。

本发明技术方案具体步骤如下：

一种DN60超小规格管模的精加工工艺流程：距两端500mm处，车宽50mm 找正位→半精镗内孔留精加量6mm→半精车管身留精加量8mm→去应力回火→检测管身直线度、烤校管身直线度→精镗内孔(分为粗镗、镗修底孔、浮动精镗) →检→精车管身→精车大、小头→终检→包装；通过进行去应力回火、烤校直线度、合理设计刀具、精镗内孔切削余量和转速进给参数配比等工作，最终生产出符合要求的优质产品。加工具体步骤如下：

步骤1)、去应力回火：全功率升温到560℃～590℃之间，均温6～7小时，随炉冷却至250℃以后出炉空冷。均温温度控制在560℃～590℃能将管模应力去除较为彻底，同时，对管模力学性能、硬度等的衰减在管模要求的范围内；均温后随炉冷却至250℃以后出炉空冷是控制冷却速度，减少因为快速冷却带来的热应力，去应力效果更好；

步骤2)、去应力回火后，管模会出现变形，为保证深孔加工内孔直线度，内孔切削余量均匀，在本发明中增加平台检测管身直线度和火焰校正管身直线度的工艺路线；此工艺路线是将管模用两组拖轮支撑管身，磁力表固定在平台，磁力表触针接触管模外圆，管模随拖轮转动，通过百分表变化范围和方向来检测管模的跳动大小和跳动高点、低点，标注出跳动高点、低点，采用火焰校正，即氧气助燃可燃的乙炔气体，用烤枪烘烤跳动高点，火焰温度达600℃～800 ℃，利用热胀冷缩的原理，管模外圆高点在冷却过程中收缩，在收缩拉力的作用下，校正管模直线度；最终保证管模外圆直线度≤1mm；

步骤3)、设计专用的加工刀具：设计镗孔刀体、浮动刀体各一个，木导键长度110mm、木导键高出刀体本体10mm、浮动刀块采用对插式设计；

步骤4)、精镗内孔切削余量控制：深孔镗孔采用卡盘夹小头端，环形架固定靠近大头一端管身的装夹方式，镗孔刀杆直径Ф58，采用专用的镗孔刀体、浮动刀体进行加工，为避免刀杆刚性差对加工造成的不利影响，精镗内孔采用如下工步：粗镗内孔--锁刀浮动修镗内孔--浮动镗至成品；其中，粗镗内孔切削量3.5mm(内孔余量由6mm镗至2.5m)，采用机加刀加工，刀片型号1704；锁刀浮动修镗内孔吃刀量1.5mm(内孔余量由2.5mm镗至1mm)，采用合金刀片 YT15；浮动镗至成品吃刀量0.8-1mm，采用合金刀片YT15；内孔稍度0.5mm，采用分段镗孔，共分六段，每段1025mm；

步骤5)、合理配比卡盘转速和刀具进给，粗镗内孔转速60～80r/min，进给速度10mm/min；浮动内孔转速120～140r/min，进给速度20mm/min，通过科学配比，使切削均匀，铁屑折断宽度合理，便于排屑；

在步骤4)5)中，需要严格控制切削余量、机床转速和进给速度，防止由于配比不合理，增加切削阻力，刀具磨损快造成的内孔尺寸小，进而导致木导键磨损严重，而产生内孔振刀、竹节状内孔等质量问题；

实施例效果对比：

本批次共计试制6支管模，其中一支未进行去应力回火，另外五支进行去应力回火，对比去应力回火对加工的影响程度；随机选择回火的其中一支按照常规DN80的加工参数进行加工，与其他五支对比内孔直线度和加工振刀等问题；

具体效果对比如下表所示

出口DN60超小规格管模的工艺技术方案效果对比

上表反映出，通过本技术方案的实施，能有效的减少加工变形和加工应力，提高精加内孔的质量，达到了预期的效果；使加工后管身跳动量控制在0.8mm以内，为后续提高管模使用寿命奠定了基础；

本发明技术方案是充分分析21CrMo10钢种特性及加工特性，根据管模成品图，确定了本工艺方法，一种DN60超小规格管模的精加工工艺流程：距两端500mm 处，车宽50mm找正位→半精镗内孔留精加量6mm→半精车管身留精加量8mm→去应力回火→检测管身直线度、烤校管身直线度→精镗内孔(分为粗镗、镗修底孔、浮动精镗)→检→精车管身→精车大、小头→终检→包装；通过进行去应力回火、烤校直线度、合理设计刀具、精镗内孔切削余量和转速进给参数配比等工作，最终生产出符合要求的优质产品。

Claims (5)

1.一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于：

步骤1）、对管模进行去应力回火；

步骤2）、去应力回火后，管模会出现变形，在精镗内孔前，为保证深孔加工内孔直线度和内孔切削余量均匀，通过平台对管模管身直线度进行检测，同时对管身直线度采用火焰校正；

步骤3）、设计专用加工刀具：设计镗孔刀体、浮动刀体各一个；

镗孔刀体一端采用三头螺纹与刀杆连接，另一端线切割16mm*16mm刀方，镗孔时，镗刀放在刀方中，调节镗刀位置，确定镗孔大小，用2-M10螺钉固定镗刀；木导键长度110mm、木导键高出刀体本体10mm；

浮动刀体工作端线切割16mm*30mm浮动刀槽，浮动刀块采用对插式设计，通过浮动刀块在刀槽中滑动，来保证内孔的圆度；工作端端面连接50mm宽木导键连接头，连接头上铣四组木导键槽，能有效避免口部振刀；刀体上，每条木导键槽设计为2-40mm，中间间隔40mm，这样设计能减少木导键阻力，便于增加进给速度；

步骤4）、进行精镗内孔加工, 采用卡盘夹小头端，环形架固定靠近大头一端管身的装夹方式，镗孔刀杆直径Ф58mm，采用专用的镗孔刀体、浮动刀体进行加工，具体精镗内孔采用粗镗内孔、锁刀浮动修镗内孔、浮动镗至成品；

步骤5）、合理配比卡盘转速和刀具进给:粗镗内孔转速60-80r/min，进给速度10mm/min；浮动内孔转速120-140r/min，进给速度20mm/min，通过科学配比，使切削均匀，铁屑折断宽度合理，便于排屑。

2.根据权利要求1所述的一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于：在步骤1）中，所述对管模进行去应力回火是指全功率升温到560℃～590℃之间，均温6～7小时，均温后将管模随炉冷却至250℃以后出炉空冷。

3.根据权利要求1所述的一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于：在步骤2）中，所述通过平台对管模管身直线度进行检测，同时对管身直线度采用火焰校正是指:将管模用两组拖轮支撑管身，磁力表固定在平台，磁力表触针接触管模外圆，管模随拖轮转动，通过百分表变化范围和方向来检测管模的跳动大小和跳动高点、低点，标注出跳动高点、低点；采用火焰校正，即氧气助燃可燃的乙炔气体，用烤枪烘烤跳动高点，火焰温度达600℃～800℃，利用热胀冷缩的原理，管模外圆高点在冷却过程中收缩，在收缩拉力的作用下，校正管模直线度；最终保证管模外圆直线度≤1mm。

4.根据权利要求1所述的一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于： 在步骤3）中，设计专用的加工刀具是指：镗孔刀体一端采用三头螺纹与刀杆连接，另一端线切割开设有16mm*16mm的刀方，镗孔时，镗刀放在刀方中，调节镗刀位置，确定镗孔大小，用2-M10螺钉固定镗刀；木导键长度为110mm，木导键高出刀体本体10mm；

浮动刀体工作端线切割开设有16mm*30mm浮动刀槽，浮动刀块采用对插式设计，通过浮动刀块在刀槽中滑动，来保证内孔的圆度；工作端端面连接50mm宽木导键连接头，连接头上铣四组木导键槽，能有效避免口部振刀；连接头与刀体通过螺纹连接，在浮动刀吃刀前，研磨连接头上木导键，起到稳定刀体作用，能有效避免口部振刀；当刀体木导键作用后，去掉木导键连接头；刀体上，每条木导键槽设计为2-40mm，中间间隔40mm，这样设计能减少木导键阻力，便于增加进给速度。

5.根据权利要求1所述的一种超小规格管模的加工工艺，其特征在于：在步骤4）中，在精镗内孔工序中，为避免刀杆刚性差对加工造成的不利影响，精镗内孔采用如下工步：粗镗内孔、锁刀浮动修镗内孔、浮动镗至成品；其中，粗镗内孔切削量3.5mm，其内孔余量由6mm镗至2.5m，采用机加刀加工，刀片型号1704；锁刀浮动修镗内孔吃刀量1.5mm，其内孔余量由2.5mm镗至1mm，采用合金刀片YT15；浮动镗至成品吃刀量0.8-1mm，采用合金刀片YT15；内孔稍度0.5mm，采用分段镗孔，共分六段，每段1025mm。