CN109262033A - 用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法及刀具 - Google Patents
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Abstract
一种用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法及刀具，在数控龙门铣床上，先后采用安装在连接于动力附件的防震刀柄上的粗铣刀具和精铣刀具，通过数控程序指令以圆弧螺旋插补的方式自动完成所述机架上所有贯穿螺栓孔的粗铣和精铣切削加工；所述防震刀柄与动力附件之间的连接经过过盈配合处理，即，该防震刀柄首次安装时测量出所述防震刀柄与动力附件连接面的间隙尺寸，根据该间隙尺寸定制过盈配合垫片，并将该过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上。本发明优化了刀具的角度，实现了高效连续全程序控制的自动加工，达到了加工切削震颤小、降低切削温度、排屑顺畅的效果，不仅保证了孔壁加工质量，而且提升了加工效率，适合于柴油机机架贯穿螺栓孔及深孔的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种船用柴油机零件的金属切削加工，尤其涉及一种用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法及刀具，属于柴油机制造技术领域。
背景技术
机架是船用柴油机的重要零件之一，请参阅图1，多缸柴油机的机架设有多个贯穿螺栓孔F，每一缸的位置上有4个贯穿螺栓孔F，机架的缸数乘4即等于全部贯穿螺栓孔F的个数，所述贯穿螺栓孔F设在内部的三角板上，三角板的毛坯为实心钢板，两边焊接在机架上平面下方的深处，距机架上平面L＝650mm，板厚30mm，而另两边不焊接。
传统孔加工的方法为：钻削和镗削。但是传统方法只适用于深度为孔泾3倍左右的情况，而此处贯穿螺栓孔F的深度超过600mm，已经超过孔径的6倍，由于孔较深，钢板厚度又较薄，所以常规钻头无法定心，而且加工还会产生振动；此外又因孔径较大，采用钻头的直径也大，所以产生的钻削力也较大，因此钢板毛坯受力后易产生弹性变形，当钻头钻通后，又会产生反弹力作用于钻头刀片和孔壁，导致钻头刀片损坏、孔壁拉伤变形。由于机架的贯穿螺栓孔F数量较多，孔径精度公差要求较高，因此孔壁的质量难以保证，而且工时也耗费较多。
总之，传统的孔加工方法存在着加工效率低、无法保证质量、加工成本高的问题，无法胜任柴油机机架贯穿螺栓孔的加工作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：克服传统加工方法的不足，提供一种用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法及刀具，以达到加工切削震颤小、确保孔壁质量和提升加工效率的效果，实现贯穿螺栓孔的高效连续全程序控制的自动加工。
本发明采用如下技术方案解决其技术问题：
一种用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，在数控龙门铣床上，先后采用安装在连接于动力附件的防震刀柄上的粗铣刀具和精铣刀具，通过数控程序指令以圆弧螺旋插补的方式自动完成所述机架上所有贯穿螺栓孔的粗铣和精铣切削加工；
所述防震刀柄与动力附件之间的连接经过过盈配合处理，所述过盈配合处理是指，该防震刀柄首次安装时测量出所述防震刀柄与动力附件连接面的间隙尺寸，根据该间隙尺寸定制过盈配合垫片，并将该过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上，起到降低刀具跳动导致的切削振动以及提高刀具刚性的作用。
进一步地，所述的加工方法包括如下步骤：
1)所述机架放置在所述数控龙门铣床的台面上，进行校平校直并夹固压紧，然后设定零位；
2)所述动力附件安装在数控龙门铣床的主轴上，所述防震刀柄安装在该动力附件上，并将定制的过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上；
3)在所述防震刀柄上安装粗铣刀具，并将粗铣刀片安装在该粗铣刀具的刀片定位槽内，经过试切调整该粗铣刀片的安装数量，通过程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深大进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给粗铣加工所述贯穿螺栓孔，加工到孔单边留有余量1mm；
4)在所述防震刀柄上安装精铣刀具，并将精铣刀片安装在该精铣刀具的刀片定位槽内，经过试切调整该精铣刀片的安装数量，通过程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深小进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给精铣加工所述贯穿螺栓孔，加工到图纸要求的孔公差尺寸。
进一步地，所述的步骤3)中，所述刀片定位槽沿圆周方向不等距地布置在所述粗铣刀具的刀体上，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽；
所述的步骤4)中，所述刀片定位槽沿圆周方向不等距地布置在所述精铣刀具的刀体上，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽。
进一步地，所述的步骤3)中，所述粗铣刀片的刀具主偏角Kr 1＝10°，轴向正前角yp1＝3°，径向正前角yf1＝3°。
进一步地，所述的步骤4)中，所述精铣刀片的刀具主偏角Kr2＝90°，轴向正前角yp2＝3°，径向正前角yf2＝3°，修光刃的宽度bs2＝1.4mm。
与现有技术方案相比，本发明的有益效果体现在：
1)所述过盈配合垫片是根据防震刀柄首次安装后与动力附件两者之间的间隙数据，临床测出且精磨过盈配合定制的，将处理后的过盈配合垫片固定在防震刀柄连接面上，起到了降低刀具跳动导致的切削振动以及提高刀具刚性的作用。
2)所述粗铣刀具和精铣刀具的刀片定位槽沿刀体圆周方向不等距布置，从而有效地错开了震动发生时点，减少了振动。
3)所述粗铣刀具和精铣刀具的刀体上在每一刀片定位槽上方设有内冷喷射孔，使冷却液能够直喷刀片排屑槽，从而有效地降低了切削温度，达到了排屑顺畅的效果。
4)本发明优化了粗铣刀具和精铣刀具的刀具角度：粗铣刀片刀具主偏角Kr 1＝10°，使切屑更薄、排屑更顺畅、切削更稳定；精铣刀片刀具主偏角Kr 2＝90°，不但适应了要求准确的90°角度的场合，而且有利于装夹较差的低强度结构零件或薄壁工件的铣削；粗铣刀片和精铣刀片均选择轴向正前角yp＝3°，径向正前角yf＝3°，使切削更锋利、更轻快且断屑性好，铣削效率更高；精铣刀片修光刃的bs2＝1.4mm有效保证了切削表面质量，实现了以圆弧螺旋插补小切深小进给的方式。
5)本发明通过数控程序指令控制刀具，以圆弧螺旋插补方式沿X、Y、Z三轴切削进给，实现了高效连续全程序控制的自动加工，不仅保证了加工质量，而且提升了加工效率。
附图说明
图1是机架的俯视图。
图2是本发明的工艺方法流程图。
图3是粗铣刀具的示意图。
图4是图3的仰视图。
图5是粗铣刀片的刀具几何角度图。
图6是精铣刀具的示意图。
图7是图6的仰视图。
图8是精铣刀片的刀具几何角度图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细的说明。
本发明在数控龙门铣床上，先后采用安装在连接于动力附件的防震刀柄上的粗铣刀具和精铣刀具，通过数控程序指令以圆弧螺旋插补的方式自动完成所述机架上所有贯穿螺栓孔的粗铣和精铣切削加工。
所述防震刀柄与动力附件之间的连接经过过盈配合处理，即，该防震刀柄首次安装时测量出所述防震刀柄与动力附件连接面的间隙尺寸，根据该间隙尺寸定制过盈配合垫片，并将该过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上，起到降低刀具跳动导致的切削振动以及提高刀具刚性的作用。
请参阅图2，所述用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法包括如下步骤：
1)机架放置在龙铣台面上，校平校直并夹固压紧，设定零位。
2)动力附件安装在龙铣主轴上，防震刀柄安装在动力附件上，防震刀柄首次安装时测量出刀柄与动力附件连接面间隙，根据间隙尺寸定制过盈配合垫片，并固定在刀柄连接面上。
3)安装所述粗铣刀具在防震刀柄上，根据所述要求安装粗铣刀片12，经过试切，调整粗铣刀片12安装数量，程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深大进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给粗铣所述贯穿螺栓孔，加工到孔单边余量1mm。
请参阅图3，所述粗铣刀具包括有刀体11和固定于该刀体11周边的若干粗铣刀片12，所述的刀体11上沿圆周方向不等距地布置有刀片定位槽，见图4，可以有效错开震动频率减少震动，所述粗铣刀片12安装在该刀片定位槽中，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽，可以有效降低切削温度，排屑顺畅。
请参阅图5，所述粗铣刀片12的刀具主偏角Kr 1＝10°，可使切屑更薄，排屑更顺畅，切削更稳定，轴向正前角yp1＝3°，径向正前角yf1＝3°，可以使切削更锋利且断屑性好。
4)安装所述精铣刀具在防震刀柄上，根据所述要求安装所述精铣刀片22，经过试切，调整精铣刀片22安装数量，程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深小进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给精铣所述贯穿螺栓孔，加工到图纸要求孔公差尺寸。
请参阅图6，所述粗铣刀具包括有刀体21和固定于该刀体21周边的若干精铣刀片22，所述的刀体21上沿圆周方向不等距地布置有刀片定位槽，见图7，可以有效错开震动频率减少震动，所述精铣刀片22安装在该刀片定位槽中，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽，可以有效降低切削温度，排屑顺畅。
请参阅图8，所述精铣刀片的刀具主偏角Kr2＝90°，不但可以保证要求准确的90°角形成场合，且在铣削低强度结构或薄壁工件、装夹较差的零件是很有积极意义的，轴向正前角yp2＝3°，径向正前角yf2＝3°，可以使切削更锋利、更轻快，修光刃的宽度bs2＝1.4mm，可以有效保证切削表面质量。
,上述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的保护范围。本发明要求的保护范围也应包括对本发明显而易见的变换和替代方案。
总之，本发明克服了机架贯穿螺栓孔的传统加工方法的不足，提供一种船用柴油机机架贯穿孔的加工方法及刀具，达到了加工切削震颤小、确保孔壁质量、提升效率的效果，实现了高效连续全程序控制的自动加工。
Claims (3)
1.一种用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，其特征在于：在数控龙门铣床上，先后采用安装在连接于动力附件的防震刀柄上的粗铣刀具和精铣刀具，通过数控程序指令以圆弧螺旋插补的方式自动完成所述机架上所有贯穿螺栓孔的粗铣和精铣切削加工；
所述防震刀柄与动力附件之间的连接经过过盈配合处理，所述过盈配合处理是指，该防震刀柄首次安装时测量出所述防震刀柄与动力附件连接面的间隙尺寸，根据该间隙尺寸定制过盈配合垫片，并将该过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上，起到降低刀具跳动导致的切削振动以及提高刀具刚性的作用；
所述的用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，其特征在于：所述粗铣刀片的刀具主偏角Kr1＝10°，轴向正前角yp1＝3°，径向正前角yf1＝3°。
所述的用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，其特征在于：所述精铣刀片的刀具主偏角Kr2＝90°，轴向正前角yp2＝3°，径向正前角yf 2＝3°，修光刃的宽度bs2＝1.4mm。
2.根据权利要求1所述的用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括如下步骤：
1)所述机架放置在所述数控龙门铣床的台面上，进行校平校直并夹固压紧，然后设定零位；
2)所述动力附件安装在数控龙门铣床的主轴上，所述防震刀柄安装在该动力附件上，并将定制的过盈配合垫片固定在所述防震刀柄的连接面上；
3)在所述防震刀柄上安装粗铣刀具，并将粗铣刀片安装在该粗铣刀具的刀片定位槽内，经过试切调整该粗铣刀片的安装数量，通过程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深大进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给粗铣加工所述贯穿螺栓孔，加工到孔单边留有余量1mm；
4)在所述防震刀柄上安装精铣刀具，并将精铣刀片安装在该精铣刀具的刀片定位槽内，经过试切调整该精铣刀片的安装数量，通过程序自动控制，使用刀具半径补偿功能，以圆弧螺旋插补小切深小进给的方式，沿X、Y、Z三轴切削进给精铣加工所述贯穿螺栓孔，加工到图纸要求的孔公差尺寸。
3.根据权利要求2所述的用于柴油机机架贯穿螺栓孔的加工方法，其特征在于：所述的步骤3)中，所述刀片定位槽沿圆周方向不等距地布置在所述粗铣刀具的刀体上，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽；
所述的步骤4)中，所述刀片定位槽沿圆周方向不等距地布置在所述精铣刀具的刀体上，每一刀片定位槽的上方设有内冷喷射孔，以便冷却液直喷刀片排屑槽。
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