某型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架八字槽加工

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1 序言

某型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架軸箱定位座和牽引座如圖1所示，重點(diǎn)討論軸箱定位座八字槽和牽引座八字槽的加工。

圖1 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架軸箱定位座和牽引座

2 傳統(tǒng)加工工藝缺點(diǎn)

目前，某型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架軸箱定位座和牽引座八字槽結(jié)構(gòu)如圖2所示，有2種傳統(tǒng)的加工方式，存在如下缺點(diǎn)。

圖2 軸箱定位座和牽引座八字槽

1）在延伸附件頭上安裝玉米銑刀分層粗銑，安裝焊接或高速鋼成形銑刀精銑。該方式精銑時(shí)間長(zhǎng)，且焊接或高速鋼成形銑刀須先用試塊試切，試切完檢查合格后方可加工產(chǎn)品。同時(shí)，該成形銑刀屬消耗件，需經(jīng)常更換，頻繁更換刀具增加了機(jī)床輔助作業(yè)時(shí)間，進(jìn)一步影響了加工效率。該方式加工1個(gè)軸箱定位座八字槽時(shí)間約為50min，加工1個(gè)牽引座八字槽時(shí)間約為60min。

2）在延伸附件頭上安裝玉米銑刀分層精銑到位。該加工方式在深度方向每層加工量很小（約0.35mm），刀具須加工很多層方可加工完八字槽，同樣存在加工耗時(shí)長(zhǎng)的缺點(diǎn)。同時(shí)，由于該方式加工時(shí)只使用了玉米銑刀最前端的3片刀片，玉米銑刀刀片利用率低，且最前端的3片刀片極易磨損，進(jìn)而造成操作者需頻繁地更換最前端刀片，增加了操作者輔助作業(yè)時(shí)間。方式二的加工時(shí)間與方式一基本相同。

由于整個(gè)軸向定位座和牽引座毛坯是實(shí)心物料如圖3和圖4所示，毛坯加工量較大，增加了加工時(shí)間。

圖3 軸向定位座

圖4 牽引座

3 解決方案

3.1 減小毛坯加工余量可行性分析

能否減少毛坯加工余量，主要取決于軸箱定位座、牽引座焊接后，以及構(gòu)架組焊后的變形是否會(huì)導(dǎo)致其變更后毛坯無(wú)加工量。

經(jīng)分析，減少軸箱定位座和牽引座毛坯加工余量至側(cè)壁單邊留8mm、底部留10mm，且保證軸箱定位座和牽引座正常范圍內(nèi)的組裝誤差及焊接變形后有余量可以加工。因此，對(duì)軸箱定位座和牽引座八字槽毛坯尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)變更。

3.2 優(yōu)化加工工藝

采用在機(jī)床直角附件頭上安裝玉米銑刀粗銑，整體硬質(zhì)合金銑刀精銑的思路進(jìn)行加工。制定軸箱定位座八字槽加工工藝過程如下：

1）用φ32mm玉米銑刀粗銑，側(cè)壁與底部單邊留0.3mm精加工量。由于φ32mm玉米銑刀加工至根部時(shí)，切削面陡然增加，導(dǎo)致刀具受到的阻力突然增大，因此加工至該部位時(shí)應(yīng)注意減小切削進(jìn)給率，如圖5所示。

圖5 φ32mm玉米銑刀粗銑

2）用φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精加工拐角處的余量，以減少刀具磨損。用φ22mm的U鉆插銑根部，如圖6所示。

圖6 φ22mm U鉆插銑根部

3）用φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精銑，根部留有1.7mm高度余量待清根處理。同樣，φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀在銑至八字槽根部時(shí)，由于切削面的增加導(dǎo)致刀具受力突然增大（雖然φ22mmU鉆在前工步去除了拐角處的材料，但仍有少部分未去除），此時(shí)亦應(yīng)注意減少切削進(jìn)給率，以減少刀具磨損，如圖7所示。

圖7 φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精銑

4）用φ50mm玉米銑刀清根，如圖8所示。

圖8 φ50mm玉米銑刀清根

由于牽引座八字槽底部為R10的圓弧，因此上述第3工步用φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精銑即能加工至成品尺寸，故牽引座八字槽通過第1、2和3步的加工即可完成。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證

按照3.2所述的加工工藝，準(zhǔn)備相關(guān)刀具。φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀、φ22mmU鉆、φ50mm玉米銑刀和φ32mm玉米銑刀，如圖9所示。

1）先將試件吊上機(jī)床壓緊并調(diào)直，再將試件需要驗(yàn)證的部位加工為設(shè)計(jì)變更后的八字槽毛坯尺寸。

圖9 刀具

2）用φ32mm玉米銑刀粗銑，切削參數(shù)見表1。

表1 φ32mm玉米銑刀粗銑加工參數(shù)

3）用φ22mmU鉆插銑根部，切削參數(shù)見表2。

表2 φ22mmU鉆插銑根部加工參數(shù)

4）用φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精銑，切削參數(shù)見表3。

表3 φ16mm整體硬質(zhì)合金銑刀精銑加工參數(shù)

5）用φ50mm玉米銑刀清根，切削參數(shù)見表4。

表4 φ50mm玉米銑刀清根加工參數(shù)

軸箱定位座八字槽加工，優(yōu)化后工藝使用時(shí)間合計(jì)為11.8min。牽引座八字槽由于底部是R10mm圓弧，用φ16m m整體硬質(zhì)合金銑刀可直接精銑到位，即無(wú)需用φ50m m玉米銑刀清根，耗時(shí)約9min。

最終加工完畢后檢查各尺寸及粗糙度值均合格，比原工藝加工的尺寸精度及表面質(zhì)量更好，用樣板檢查均合格，如圖10所示。

圖10 加工完畢的軸箱定位座八字槽

3.4 優(yōu)化效果對(duì)比

1）加工1處軸箱定位座八字槽改善前后對(duì)比見表5。

表5 軸箱定位座八字槽加工改善前后對(duì)比

2）加工1處牽引座八字槽改善前后對(duì)比見表6。

表6 牽引座八字槽加工改善前后對(duì)比

4 結(jié)束語(yǔ)

通過采用新刀具及優(yōu)化加工工藝，提高了某型轉(zhuǎn)向架構(gòu)架八字槽加工尺寸精度及表面質(zhì)量,大幅提高了構(gòu)架的加工效率，降低了生產(chǎn)制造成本，為加工類似零部件提供了可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。