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拖拉机中高硬零件加工的研究与实践

时间：2021年04月24日 分类：农业论文 次数：

摘要:以提升产品质量、降低制造成本为目标，在现有设备工装的基础上，探索高硬零件镗孔加工，并从装夹方式、设备选用、刀具选用、加工参数及加工结果对比等方面进行了研究与实践，在工艺创新改进方面具有参考价值。 关键词:产品质量;降低成本;高硬零件;镗孔

　　摘要:以提升产品质量、降低制造成本为目标，在现有设备工装的基础上，探索高硬零件镗孔加工，并从装夹方式、设备选用、刀具选用、加工参数及加工结果对比等方面进行了研究与实践，在工艺创新改进方面具有参考价值。

　　关键词:产品质量;降低成本;高硬零件;镗孔

机械工程学报

　　目前，农机市场的需求逐步向大功率延伸，118kW(160马力)以上的机型呈现逐年增长的趋势，性价比更高的产品必将成为市场上的焦点。在目前总体环境下，如何提升产品质量、降低制造成本及提升利润空间，为企业创造更大的价值成为工艺人员必须考虑的内容。下面针对履带拖拉机中常用件———扭杆套合件以铣代磨的加工进行介绍，分析并探索如何利用现有工艺装备进行高硬度材料的加工，为该类材料加工积累经验。

　　1高硬零件加工的研究与实践

　　118～132kW(160～180马力)履带拖拉机行走系中支重台车属于平衡独立式台车，采用弹性悬架结构，一共4组台车，每组台车有两套扭杆弹簧，在拖拉机行驶的路段颠簸或翻越障碍物时，这些弹簧便能受到扭转变形而起着缓冲和减震作用。由于扭杆弹簧减震分4组支重台车(每边两组)悬架在履带板上，同时具有支撑拖拉机自身质量的作用，因此，支重台车很多部件对零件材质及硬度都有较高的要求。

　　支重台车部件———扭杆套合件由扭杆臂和套筒组成，其中一分件套筒材料为45钢，采用模锻或镦锻的全锻造毛坯，后调质处理，硬度229～269HB，145mm长度的内圆表面及两端面感应淬火，淬火处理后表面硬度高于60HRC，属于高硬材料。压装后需对该合件进行精加工，并保证套筒内孔尺寸89mm(+0.0540mm)及表面粗糙度1.6μm，加工难度大。

　　可以看出存在以下加工难点:1)合件结构异形，无法进行车削、磨削加工。2)中空零件定位较为困难。3)89mm的孔径较大，若定制铰刀，刀具的制造周期长。4)用手工打磨，劳动强度大、效率低，技术精度难以保证。为了克服上述难题，决定探索新的加工工艺，采用新工艺方法在机床上进行加工试验。因之前未切削过此类高硬度零件，需解决上机床加工合件的装夹、刀具问题，并探索合适的加工工艺参数。

　　1.1零件的装夹

　　对零件的结构进行分析，考虑零件为异形件，采用传统的压紧方式可能压紧不可靠，切削过程中会有移位的风险，最终决定采用三爪卡盘夹紧套筒部位，左侧1.7.2及1.8.2悬升处采用辅助支撑。

　　1.2选用设备

　　采用现场设备长矛LNCER-1000立式加工中心。加工中心通常指镗铣加工中心，主要用于加工箱体及壳体类零件，工艺范围广[1]，且具有刚性高、抗震性好的优点。从保证零件的加工质量及工装的通用性方面考虑，利用现场的LNCER-1000立式加工中心是比较合理的选择。

　　1.3刀具选择

　　通过对零件的加工工艺性进行分析，采用镗孔的加工方式比较容易实现。采用镗孔加工时需根据零件的定位及压紧方式考虑加工干涉区域，并选配合适的加工刀具。综合现场刀具资源，考虑此处选用国产模块化镗刀。镗刀由主刀柄模块和镗刀模块构成，此处加工孔径较长，需选配等径中间模块以达到工艺要求长度。

　　首先，查找现场可选用的刀具情况，查到现场现有的国产某品牌镗孔刀具型号:21CD80-MBQ0840-70(精镗刀，镗孔尺寸84～93.6mm)或21CD80-TS9083-80(粗镗刀，镗孔尺寸83～101mm)，由于可调整到该零件的孔径89mm，因此可用于加工此零件。但目前现场所用刀片主要以用于加工普通钢件或铸铁件为主，并不适合加工高硬材料。若用此刀片加工淬硬钢可能会造成刀具严重磨损或崩刃，会对零件造成损伤，严重时可能会造成机床损坏。

　　由于现场现用刀具不能满足加工技术要求，同时为了节约成本并确保加工质量，需尽量选择与现场刀体可匹配的加工淬硬钢的刀片。查找资料后确定采用CBN(立方氮化硼)刀片加工该零件。CBN属于人工合成的一种高硬材料，硬度在7300～9000HV范围内，是一种极硬的刀具材料。同时它的耐热性、化学稳定性好，能耐1300～1500℃的高温，并且与铁族金属的亲和力小，因此它的切削性能好，适合于铁族材料的加工[2]。

　　通常，材料硬度大于48HRC时利用CBN刀片加工最好，但加工软材料时CBN磨损较快，因此不建议加工软材料。在确定使用CBN刀片后，查资料确定与现场刀具匹配的刀片型号为TCGW110204CBN或CCGW120408CBN。同时装配好镗孔刀具备用。

　　1.4确定切削参数

　　由于热处理钢的硬度比较高，所以在进行切削加工时极易造成刀具的磨损，再加上孔径精度要求比较高，在加工这些热处理后的钢材质工件时，需要反复调试以确定合适的刀具切削参数，这样才能同时解决加工中的效率和质量问题。相关切削资料推荐:切削硬度HRC55～65的淬硬钢可选切削速度为60～120m/min，进给量一般小于0.2mm/r，切深一般选择小于0.3mm。但是，具体的加工参数需要在实践中探索。

　　1.5现场工艺试验

　　选用现场设备长矛LNCER-1000立式加工中心，在确保零件装夹可靠、刀具选用合适后，根据资料中推荐的参数范围，分别进行了镗削加工，在加工调试时采用边试镗边测量的方法进行。不同切削参数的选用对加工精度的影响比较大。时，零件表面粗糙度达不到产品设计要求;当切削速度为90m/min(主轴转速为322r/min)时，零件表面粗糙度也不合格，且有轻微震动现象，零件加工表面存在震纹。根据现场实际情况及试验分析，最终确定:切削速度为80m/min，进给量为0.1mm/r，转速为284r/min，进给速度28.4mm/min，加工精度满足技术要求。

　　机械方向论文范例：机械加工工艺对零件加工精度的影响

　　2结论

　　以往加工高硬度零件通常采用磨削加工，此次探索为异形件高硬零件的加工积累了经验。在目前机械加工领域，成本已不再是简单的购买工装及设备方面的投入，我们需要考虑采用的工艺过程是否会影响到生产效率、产品质量等，同时人力、物力相关的投入也必将成为企业考虑的问题，制造业面临着比以往更多的来自低成本、短周期和高品质等方面的压力[3]。因此，对一般机械加工企业来说，如何对现有资源进行合理调配利用，以创新的思维将最少的投入转化为最大的价值是每个员工必须考虑的课题。

　　参考文献：

　　[1]周星元，梅顺齐.机械制造技术:下册[M].北京:中国水利水电出版社，2005.

　　[2]肖华，王国顺.机械制造基础:上册[M].北京:中国水利水电出版社，2005.

　　[3]刘树华，鲁建厦，王家尧.精益生产[M].北京:机械工业出版社，2009.

　　作者：李金玲，张康

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