CN112846321B - 一种发动机钢印面铣削方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机钢印面铣削方法，包括以下步骤：选择合适的发动机钢印面工艺参数；刀具中心按照加工程序指令，走刀至切削起始点，即刀具停止在切削面之外等待切削的位置；按照设定的切削参数开始加工，当刀具外轮廓离开工件表面时，为切削终点；不需要更改刀具、切削参数等，不需要增加额外的设备及投资，切削条件与原切削方法相同；可较好的改善工件表面质量，切削纹路均匀一致；可以避免产品设计等原因造成的切削退刀空间不足造成的退刀痕；可实现同等刀具磨损条件下更好的工件质量，从而大幅度的提升刀具寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车零件检测领域，尤其涉及一种发动机钢印面铣削方法。
背景技术
发动机钢印面是发动机号码刻印面，为了形成良好的表面，确保号码清晰，目前普遍应用的恒定余量铣削方法加工，即使用面铣刀在该面去除恒定厚度的毛坯余量，从而形成所需要的表面质量，该方法一般存在以下问题：
1)一般因发动机钢印面位置限制，该位置的退刀空间往往不足，需要在工件表面退刀，容易产生接刀痕，影响加工后的表面质量；
2)随着刀片的磨损，会在加工表面形成较粗糙的切削问题，此时需要更换刀具，进而刀具寿命较低；
3)通常采用降低切削参数能对刀痕问题有一定程度改善，但是会降低切削加工效率。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种发动机钢印面铣削方法，避免产品设计的原因造成的切削退刀空间不足造成的退刀痕。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种发动机钢印面铣削方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的发动机钢印面工艺参数；
S2、刀具中心按照加工程序指令，走刀至切削起始点，即刀具停止在切削面之外等待切削的位置；
S3、按照设定的切削参数开始加工，当刀具外轮廓离开工件表面时，为切削终点。
进一步，所述发动机钢印面工艺参数为：材料铸铁、切削余量1.5mm～2.0mm；加工后表面粗糙度要求Ra≤3.2；钢印面到基准的距离133.37。
进一步，切削过程中在钢印面到基准的距离方向，需要假定一个基准平面，所述基准平面是Z坐标为0的平面。
进一步，理论平面S1是产品工艺图纸上要求的平面，所述基准平面与所述理论平面S1是平行关系。
进一步，刀具切削工件表面后实现切削平面为S2，所述切削平面S2与所述理论平面S1为相交关系。
进一步，所述切削平面S2和所述理论平面S1的切削起始点坐标相等，所述切削平面S2和所述理论平面S1的切削终点方向坐标不同。
进一步，所述理论平面S1的终点处Z方向坐标为Z1；所述切削平面S2的终点处Z方向坐标为Z2，其中Z2＝Z1+Δ；其中Δ为理论平面S1和切削平面S2的切削终点的距离，即切削插补量。
进一步，所述切削插补量Δ的大小决定最终加工形成的所述切削平面S2与所述理论平面S1的倾斜大小。
进一步，所述切削插补量Δ的取值与所述切削平面S2到所述基准平面的轮廓公差a相关；所述切削插补量Δ的取值过大，会造成所述切削平面S2超出工艺要求的轮廓范围，造成产品不合格；即切削插补量Δ＜a；所述切削插补量Δ的取值过小，过小不利于减少切削过程中已完成切削的刀具刃口对已加工面挤压，达不到改善切削表面质量的目的。
进一步，为准确的确定所述切削插补量Δ的取值，需要通过引入影响系数k建立Δ与a的等式关系：Δ＝ka；所述k的取值在0～1之间。
本发明的有益效果为：不需要更改刀具、切削参数等，不需要增加额外的设备及投资，切削条件与原切削方法相同；可较好的改善工件表面质量，切削纹路均匀一致；可以避免产品设计等原因造成的切削退刀空间不足造成的退刀痕；可实现同等刀具磨损条件下更好的工件质量，从而大幅度的提升刀具寿命，节约了大量的刀具调整、生产线刀具更换及工件测量的辅助时间；修光刃更经济与环保，新的修光刃刀片刃口磨损更小，刃口可二次修磨利用；
发动机盖钢印面铣削，在不改变刀具及切削参数的条件下，采用插补铣削方式，即切削起点开始至切削结束点的切削路径上，增加适当的铣削补偿量；
插补量的设定基于发动机切削面到工件的距离要求及钢印面轮廓度要求取值确定；
通过插补量的设置，实现铣削余量渐变的，切削起点切削余量最小，并开始实施插补铣削过程，切削结束点的切削余量＝起点余量+插补量Δ(普通切削方法Δ＝0)。
附图说明
图1为本发明一种发动机钢印面铣削方法的实施例一的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种发动机钢印面铣削方法，包括以下步骤：
S1、选择合适的发动机钢印面工艺参数；
S2、刀具中心按照加工程序指令，走刀至切削起始点，即刀具停止在切削面之外等待切削的位置；
S3、按照设定的切削参数开始加工，当刀具外轮廓离开工件表面时，为切削终点。
所述发动机钢印面工艺参数为：材料铸铁、切削余量1.5mm～2.0mm；加工后表面粗糙度要求Ra≤3.2；钢印面到基准的距离133.37。
切削过程中在钢印面到基准的距离方向，需要假定一个基准平面，所述基准平面是Z坐标为0的平面。
理论平面S1是产品工艺图纸上要求的平面，所述基准平面与所述理论平面S1是平行关系。
刀具切削工件表面后实现切削平面为S2，所述切削平面S2与所述理论平面S1为相交关系。
所述切削平面S2和所述理论平面S1的切削起始点坐标相等，所述切削平面S2和所述理论平面S1的切削终点方向坐标不同。
所述理论平面S1的终点处Z方向坐标为Z1；所述切削平面S2的终点处Z方向坐标为Z2，其中Z2＝Z1+Δ；其中Δ为理论平面S1和切削平面S2的切削终点的距离，即切削插补量。
所述切削插补量Δ的大小决定最终加工形成的所述切削平面S2与所述理论平面S1的倾斜大小。
所述切削插补量Δ的取值与所述切削平面S2到所述基准平面的轮廓公差a相关；所述切削插补量Δ的取值过大，会造成所述切削平面S2超出工艺要求的轮廓范围，造成产品不合格；即切削插补量Δ＜a；所述切削插补量Δ的取值过小，过小不利于减少切削过程中已完成切削的刀具刃口对已加工面挤压，达不到改善切削表面质量的目的。
为准确的确定所述切削插补量Δ的取值，需要通过引入影响系数k建立Δ与a的等式关系：Δ＝ka；所述k的取值在0～1之间。
实施例一：
请参阅图1，根据所的加工工艺要求，选择合适的切削刀具、切削参数。本次方法验证中发动机钢印面工艺要求具体为：材料铸铁、切削余量1.5mm-2.0mm、加工后表面粗糙度要求Ra≤3.2,钢印面到基准的距离133.37(+0.1，+0.3)。通过选择直径50的刀片铣刀，刀片材质硬质合金，刀齿数量6，刀具切削参数设置转为速转1100转/分钟、进给940mm/分钟，每齿进给量0.14mm，加工设备为五轴数控加工中心。上述条件确认后，编制加工程序指令，机床通过加工程序指令的运行，完成切削过程。
切削过程描述如下：选定刀具、切削参数后，刀具中心按照加工程序指令，走刀至切削起始点，即刀具停止在切削面之外等待切削的位置，其位置坐标记为(X、Y、Z＝Z1)，之后按照设定的切削参数(转速S,进给F)开始加工，当刀具外轮廓离开工件表面时，切削过程完成，定义此时刀具位置为切削终点，切削终点坐标记做(X’、Y’、Z’＝Z2)，本次方法验证实施的起始点坐标为(X-60，Y326.3，Z133.37)、切削参数(F1260S955)、终点坐标为(X-60，Y326.3，Z133.67)；
其中切削起始点、切削终点的坐标中的X、X’、Y、Y’、Z、Z’与所加工零件表面所处处的有关，
切削过程中在Z方向，也就是钢印面到基准的距离方向，需要假定一个基准平面，基准平面是Z坐标为0的平面，设定该平面便于阐述理论工艺加工面(即理论平面S1)与本专利所阐述的铣削方法铣削平面S2之间的距离关系，理论平面S1是产品工艺图纸上要求的平面，基准平面与理论平面S1是平行关系，两个平面的距离为产品图纸要求的距离。本次方法验证实施中，S1平面的Z方向坐标Z＝133.37，两个平面的距离为133.37。
该方法刀具切削工件表面后实现切削平面为S2，切削平面S2与工艺要求的理论平面S1为相交关系，即两平面之间存在一定的夹角，两个平面的切削起始点坐标相等，两个平面切削终点Z方向坐标不同，S1平面终点处Z方向坐标Z1，S2平面终点处Z方向坐标Z2，其中Z2＝Z1+Δ；其中Δ为两平面切削终点的距离，也是该切削方法引入的切削插补量，通过该切削插补量Δ，实现切削余量渐变，即切削起点切削余量最小，切削结束点的切削余量最大，这样的切削使得刀具在旋转进给的过程中，参与切削的刃口去除毛坯余量后，减少对已加工面的再次挤压和摩擦，有利于改善已加工面的表面质量，避免已完成切削的刀具刃口在已加工面上形成与切削进给方向不一致挤压刀痕。
该铣削方法的关键在与切削插补量Δ的取值。切削插补量Δ大小决定最终加工形成的平面S2与理论切削平面S1的倾斜大小，Δ的取值首先与平面的到基准面的轮廓度公差a相关，切削插补量Δ的取值过大，会造成切削后的平面S2超出工艺要求的轮廓范围，造成产品不合格，切削插补量Δ不能超出面的轮廓公差a要求范围，即Δ＜a；同时Δ的取值过小，过小不利于减小切削过程中已完成切削的刀具刃口对已加工面挤压，达不到改善切削表面质量的目的。
为准确的确定切削插补量Δ合理的取值，需要通过引入影响系数k建立Δ与a的等式关系：Δ＝ka，k的取值取值需要根据实际情况进行确定，通常要考虑的影响因素有……各影响因素与k的定性及定量关系见下表。
本次方法验证实施中，发动机电机安装平面到基准面的轮廓度公差a＝0.5，同时鉴于工件面纹路较深，且当刀具寿命后期刃口磨损量较大时，会造成工件表表面有刀痕，机床精度误差影响在0.1～0.2；故k取值下限为0.4,k取值上限为0.8,最终选择三组k值(k＝0.4、k＝0.6、k＝0.8)即插补量Δ＝ka分别为0.2、0.3、0.4进行了加工验证:当k＝0.4时，加工后的工件表面轮廓度满足要求，工件表面质量较好，但是当刀具寿命后期随和刀片刃口磨损增大(刀具寿命设定760件，加工至600件左右时，工件表面开始有轻微刀痕出现)，工件表面质量变差；k＝0.6时，工件表面轮廓度满足要求，整个刀具寿命周期内工件表面质量较好；k＝0.8时，加工首件工件表面质量较好，但是工件表面轮廓度满足0.49，存在超过0.5的风险，故最终使用影响系数k＝0.6,插补量Δ＝ka＝0.6*0.5＝0.3的方案。
在未改变刀具及切削参数的条件下，该铣削方法应用后，较原来恒定余量的切削方法比较，发动机钢印面铣削纹路方向一致，铣削后表面质量明显提升，表面粗糙度提升1个等级；
该铣削方法应用后，刀具寿命显著提高，同等条件下，刀具平均刀具寿命由434件提升至750件，刀具寿命大幅度提升，新切削方法平均刀具寿命是方法的1.7倍。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (2)
1.一种发动机钢印面铣削方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、选择合适的发动机钢印面工艺参数；
S2、刀具中心按照加工程序指令，走刀至切削起始点，即刀具停止在切削面之外等待切削的位置；
S3、按照设定的切削参数开始加工，当刀具外轮廓离开工件表面时，为切削终点；
切削过程中在钢印面到基准的距离方向，需要假定一个基准平面，所述基准平面是Z坐标为0的平面；
理论平面S1是产品工艺图纸上要求的平面，所述基准平面与所述理论平面S1是平行关系；
刀具切削工件表面后实现切削平面为S2，所述切削平面S2与所述理论平面S1为相交关系；
切削平面S2和理论平面S1的切削起始点坐标相等，所述切削平面S2和所述理论平面S1的切削终点方向坐标不同；
所述理论平面S1的终点处Z方向坐标为Z1；所述切削平面S2的终点处Z方向坐标为Z2，其中Z2=Z1+∆；其中∆为理论平面S1和切削平面S2的切削终点的距离，即切削插补量；
所述切削插补量∆的大小决定最终加工形成的所述切削平面S2与所述理论平面S1的倾斜大小；
所述切削插补量∆的取值与所述切削平面S2到所述基准平面的轮廓公差a相关；所述切削插补量∆的取值过大，会造成所述切削平面S2超出工艺要求的轮廓范围，造成产品不合格；即切削插补量∆＜a；所述切削插补量∆的取值过小，过小不利于减少切削过程中已完成切削的刀具刃口对已加工面挤压，达不到改善切削表面质量的目的；
为准确的确定所述切削插补量∆的取值，需要通过引入影响系数k建立∆与a的等式关系：∆=ka；所述k的取值在0～1之间。
2.根据权利要求1所述的一种发动机钢印面铣削方法，其特征在于，所述发动机钢印面工艺参数为：材料铸铁、切削余量1.5mm～2.0mm；加工后表面粗糙度要求Ra≤3.2；钢印面到基准的距离133.37mm。
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