數控加工刀具連續(xù)破損問題解決方案

韓偉　陸勇　魯文章

摘 要：隨著現代化加工的發(fā)展，數控加工中心得到了廣泛應用。我公司目前正在上機加工項目，采用的是進口的德國GROB公司的數控加工中心。在加工過程中曾出現T4014刀具連續(xù)四把出現破損現象。針對此現象，文章通過分析可能導致劃傷的原因，經過逐個驗證排查，最終將加工程序進行優(yōu)化，成功地解決了這一問題，為單位生產提供了保障。關鍵詞：發(fā)動機缸蓋;噴油器隔套底孔;鏜孔刀具;西門子加工中圖分類號：U466? 文獻標識碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）01-170-03

Abstract： With the development of modern machining， CNC machining centers have been widely used. Our company is currently working on the machining project， using the imported CNC machining center of German GROB company. During the machining process， there were four consecutive breaks of T4014 tools. In view of this phenomenon， the article analyzes the causes that may cause scratches， and after verifying and examining them one by one， the processing program is finally optimized， which successfully solves this problem and provides guarantee for unit production.Keywords： Engine cylinder head; Fuel injector base hole; Drilling tool; Siemens processingCLC NO.： U466 ?Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）01-170-03

1 加工問題描述

發(fā)動機氣缸蓋機加裝配線隸屬于華菱星馬集團漢馬動力有限公司機加車間。該線一次規(guī)劃分期實施。項目投資4億元，引進了38臺德國進口加工中心（德國HELLER/GROB公司），組成了一條高精度、高穩(wěn)定性的全自動柔性生產線。在生產過程中出現了一個現象，即生產線上編號為T4014刀具（圖1刀具刀片破損、刀體損壞）在生產過程中出現了連續(xù)4把刀片碎裂導致刀體受損的問題。針對此現象，經有關部門決定，暫停生產，進行立項解決，以免對生產造成過多影響。

2 加工問題分析

對于刀片破損和刀體損壞的問題，根據加工信息和現場操作人員的反饋，我們與現場技術人員一起對同類型的問題進行比較和研究，估計出現這種情況的原因可能有以下幾點：

（1）機床加工參數的設置合理性，加工參數是否存在變更;

（2）工序加工內容變更，加工過程更改;

（3）刀具結構合理性。

3 加工參數分析

該刀具為德國瑪帕的刀具，主要用來加工噴油器隔套安裝孔的底孔。我們對刀具加工程序進行了分析。

N4270 T_04014：

N4275 $AC_TIMER[2]=-1

N4280 R70=R70+1

N4285 R[R70]=$AC_TIMER[2]

N4290 $AC_TIMER[2]=0

N4290 DBR_SPI1_CONTROL_L1=273 DBR_SPI1_CONTROL_R=0 DBR_SPI2_CONTROL_L1=273 DBR_SPI2_CONTROL_R=0

N4300 SPEED1=1120 FEED1=336

N4305 SPEED2=1120 FEED2=192

N4310 OAL=282.24 A_POS=90

N4315 G0 G55 G60 G603

……

N4380 G64 Z=R2 Z_2=R2+SPI_2_L1 M8 M52

N4385 G1 Z=R4 Z_2=R4+SPI_2_L1 F=FEED1

N4390 G60 Z=R3 Z_2=R3+SPI_2_L1 S1=SPEED2 S2=SPEED2 F=FEED2

N4395 G0 G64 Z=R10 Z_2=R10+SPI_2_L1

從程序上不難看出，出現問題的是刀具的D2刀刃（圖2? T4014刀具的結構），是在階段3加工，轉速取得是1120r/min，進給取得是192mm/min，按照計算公式，我們可以算出每轉切削為為0.17mm，Fz為0.09mm，整體的加工余量為1.2mm。

該刀片為整體硬質合金材料，根據廠家給出的參數，Fz取值范圍在0.1～0.2mm，所以刀具參數的設定完全符合要求，我們排除參數選取的問題，并且查詢機床程序記錄，近期沒有修改過的痕跡。

4 刀具結構分析

檢查完刀具的設定參數沒有問題之后，我們從之前的加工內容上進行分析，這把刀具已經使用長達4年之久了，如果在參數沒有修改，會不會是之前的工序沒有加工完全導致該刀片受損？我們查詢相關前一道工序的刀具，也沒有出現破損情況，我們陷入了僵局！

在刀具室重新檢查刀具破損的情況，在刀片的安裝位置，我們找到了突破點，如下圖3中，刀具D2刀刃位置共計存在2個刀刃，其中1個位固定刀片，另外一個位可調刀片，刀具室一般在裝配完成刀片之后，通過可調刀刃將刀片調整至和固定刀刃同樣的高度，以保證加工的穩(wěn)定，但是刀具調整是使用后端的一個螺釘，將刀片頂起，但是頂起到一定的階段，勢必會產生一定的間隙，那么這個間隙會對加工產生什么樣的影響呢？

根據分析（圖3可調刀具位置間隙），結合這把刀加工的位置，我們不難看出，由于前一把刀加工完成之后，生成了直徑16mm左右的一個倒角，而該刀具直徑為20.5mm，單邊接觸的過程中，只有2mm左右，而刀具為z向移動，所以產生的切削力與刀片的鏈接螺栓形成了一個杠桿，造成了刀片的轉動，而該位置的螺紋為右旋螺紋，所以受力造成的旋轉方向正好為螺紋松開方向，造成刀片松動，產生破損，損壞刀體。（圖4刀具的受力分析）

發(fā)現該問題之后，我們聯系了刀具廠家，刀具廠家表示贊成這種分析，我們將現場刀片重新調整，將可調刀片全部重新調整，確保底面的間隙消除，驗證加工約100余件，該問題沒有再次發(fā)生。

5 深挖到底，次要因素排查

這個問題初步排查之后，我們沒有直接離開，針對這個問題，是否還有別的因素在里面？

重新將刀具進行檢查，將沒有出現問題的刀片進行查看，我們發(fā)現，頂部D1刀片背后的螺栓出現了“亮點”（圖5 刀具的緊固螺釘測量）。我們將刀具送到對刀儀上進行檢查，發(fā)現測量出來的亮點高度盡然要比刀尖的高度要高，這代表了該位置在刀具加工完成后，還會和已加工表面進行摩擦，這種摩擦可能會導致整把刀具在旋轉中出現“甩動”，造成刀具的跳動過大，進而造成刀片的破損。經查實，刀具螺栓的突

出為刀具安裝人員螺栓使用錯誤導致。

6 總結

在此，我們非常感謝我的師父何成琪老專家對此次問題解決的支持，這一過程對我本人（本文第一作者）也有很大提升。隨著生產的繼續(xù)，難免會出現加工上的問題，為此對機床程序和刀具結構的分析是數控加工中必不可少的，這就需要我們從多方面去學習和掌握解決方法。盡管這方面會有專業(yè)技術人員來進行，但作為數控加工中心一名合格的操作人員，這些還是必須會的東西。在以后的加工過程中，要加強對機床和刀具的研究，更加充分發(fā)揮數控機床的性能。

參考文獻

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