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[分享] 拉削缺陷分析及优化措施

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发表于 2010-6-29 09:00:04 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自: 中国广东佛山

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拉削缺陷分析及优化措施; N: ?- c% E. s3 o# B. ^( S
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; b% _4 s' ~+ B) R
作者:綦江齿轮传动有限公司 朱丽娜( |! z4 J0 @8 F% C" N

, |* i/ t& d# }
在批量生产中,“以拉代插”工艺已普遍应用于渐开线内花键的加工,但拉刀价格昂贵,故拉削质量的好坏、效率的高低和拉刀寿命的长短等,都直接影响到产品质量及生产成本。
" i1 R0 f' w% d' z, A% t& U8 l5 [1 V$ }
( R, q4 |0 m7 g) \8 n8 I' _9 @! Q变速器零件中,带内花键的零件多数是同步器零件,其材料为低碳合金钢,特点是硬度低,韧性高。坯件预处理采用等温正火工艺时,实际硬度在126~145HB之间。
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常见缺陷及影响因素
0 `- D9 ?, Q7 q7 M0 {9 ~& V5 _% j
$ G7 V% L0 h/ y4 e- ?$ `生产中常出现的拉削缺陷(如图1)分为两种:一种是加工质量达不到要求,即加工表面局部产生划痕,严重时出现啃伤现象;另一种是拉刀的非正常磨损。以下对其进行详细分析。

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http://img.newmaker.com/nmsc/u/2009/20098/art_img/2009851895768647.jpg 7 q; q2 t- B0 ]& I$ q7 q. R" q
图1 常见的拉削缺陷

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, r/ g9 J% n1 z2 @7 t1. 拉削时产品表面产生局部划痕或啃伤的主要原因及分析
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' B+ z- m7 h8 i! x( O# ]8 _2 U+ {/ H(1)切削齿升量过大 1 j+ s4 y1 d& Z9 D% @8 w
4 ]! B4 z8 P, O, O3 V" E
当拉刀齿升量过大时,因切屑较厚引起变形范围大,在切屑被剥离的部位,会产生较深的裂纹。由于厚切屑不易卷曲,因此常呈瓦块状卡在容屑槽内,极不容易去除,在拉下一件产品时,就会划伤已加工表面。如工件材料为20CrMnTi时,拉刀的齿升量取0.06,则拉削情况正常。而对含碳量低于0.2%低碳合金钢,当设计齿升量为0.06时,就会出现铁屑不卷曲,卡在容屑槽内的现象,使清理变得困难,影响了生产效率,提高了加工成本。 4 d" ]2 q0 Q1 Z) S% G
1 Q( M+ M. J  k* J2 ^4 C
(2)齿升量不均匀 - Q# A# O- Y, T/ Z5 e- A: a
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当拉刀刃磨得不好,使齿升大小不均匀时,会造成有的切屑太厚,有的太薄。切屑太厚,易在花键齿侧产生挤裂现象,而留下一道道的深沟(如图1-a),严重时甚至出现啃伤。
4 E( H  y: k) G
; B8 M8 I( l! v# z/ Q' L/ `. H(3)容屑槽形状不正确 & [- X& S1 I# ]' E" b% O9 I

* T: j* w9 c2 \7 l- T, M容屑槽是由一段直线与圆弧R光滑连接形成。当前角与R一定时,其直线段的长度也随之确定。容屑槽形状不正确时,直线段过短时切屑不易卷曲,过长或连接不够光滑时,则切屑不能顺利地卷曲,在容屑槽内产生不正常的挤轧,从而影响拉削表面的粗糙度。
! U! G5 h* C6 X' |0 o% E
! a  W* a) f  B! u(4)工件材料及坯件硬度
" V0 x) [6 C1 D4 O$ ^9 m" V
2 Z5 a& {. ^% L  _) m  w' k加工表面粗糙度与工件自身的材料有很密切的关系。硬脆材料比韧软材料拉削出来的光洁度要好些。韧软材料的工件,拉出来的表面比较粗糙,有时还出现被刀齿啃掉的凹坑,或在出口处带有很多切屑未脱落的毛刺飞边,最严重的是撕裂现象(如图1-b)。
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含碳量低于0.2%及硬度低于160HB的合金钢,韧性很大,切屑容易粘附在刀刃上,切削时产生很大的摩擦,影响加工表面质量。 2 h  a, C5 [6 V8 _& N, W

' l) R" {' c8 r7 T& C材料相同的工件,由于金相组织不同,其加工质量也有差别。晶粒大的,表面粗糙度较差。故对韧性大的工件,应在拉削前用热处理方法来提高硬度及改善金相组织,尽可能地满足拉削条件,提高拉削的经济性。
& ?1 \& p, E5 a$ P# f" k9 O3 {& v9 f# q) n) |5 w  W
2. 刀具非正常磨损的原因及分析 : r# a8 f* _. |: V8 N# m6 @
6 N  P' G1 S6 F. ~
拉刀的非正常磨损是指生产中刀齿非正常的快速磨损,对生产效率及加工成本影响很大。正常情况下,拉刀两次刃磨间一般可以拉削上千个零件。但生产中有时会遇到刃磨后只能拉几十个或更少的工件后,拉刀刃口就已严重磨损的情况。造成的因素主要为刀齿硬度不够、刀齿在刃磨时退火、齿升量不均匀、刀齿几何角度的影响以及操作不慎造成的碰缺刀刃等。 $ H  H4 w" K) B3 Y
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(1)刀齿硬度不够的影响 0 a% }, H9 p5 V  S

- [8 x" X1 t) F5 |! I拉刀热处理后,刀齿硬度过低(≤60HRC),或刀齿局部存在软点时,都会使刀齿迅速磨损。
" J, P8 u' q2 R* ^1 k
. Q* n4 \3 b; g: l. e& G, b(2)刀齿刃磨后退火的影响 * D2 ~6 f. Z$ m3 Z( Z6 [6 H
, Y8 M, K5 S0 C1 c
拉刀刃磨时,吃刀过大或磨削速度太快,使刀齿刃口部分因过热退火而降低了硬度,在拉削过程中会很快磨损。
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0 U# k6 N) ~" Q8 V' w4 {1 q+ l6 }(3)齿升量不均的影响 4 z( q: G  C0 d) k3 W6 r

/ f# B: F$ V' z8 d2 L5 C齿升大小不均匀时,齿升大的刀齿,由于切削时负荷较重,磨损也加快。
1 r) d" u' @& j* f/ S2 n9 o. [  c% e& ?9 D; z( ^, p6 z
(4)刀齿几何角度的影响 # l8 C9 G. P# A3 d
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拉削韧软材料时,应采用大前角,使切削刃锋利。拉花键时,由于齿高较大,金属材料经过切削后由于要恢复弹性变形,若侧后角太小,已加工表面将紧紧压在刀齿侧面上,产生很大的摩擦,即刀齿的两侧会挤坏花键两侧的加工表面,或划下沟痕,且拉刀刀齿也容易磨损。实际工作中,应仔细观察刀齿侧面上的摩擦痕迹,就能判断侧后角是否恰当。后角过小,加工面与后刀面之间会发生严重的摩擦,使刀齿迅速磨损,后角过大时,会降低刀齿的强度,因此反而加速磨损。
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(5)操作不慎,碰缺刀刃 + g% }5 r3 h3 l8 j; o# r# P
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由于上下刀及搬运过程中操作不慎,拉刀刀齿与机床或其他硬物发生碰撞,使刀齿刃口碰缺后变钝,拉削中特别易磨损。针对上述原因,在拉刀设计、制造、工艺准备以及操作上采取相应的措施,即可使刀刃磨损正常。
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拉削缺陷产生的原因 " \8 x+ G+ N% E0 C& [

. d' u7 x- Y$ K& t# m生产中出现拉削缺陷时,应对工件、切屑和拉刀进行检查。观察切屑卷曲是否正常,厚薄是否均匀,切屑背面是否光滑;检查工件硬度是否过低,金相组织是否正常;由于拉削是成型加工,拉刀刀齿与工件有相对应的关系,当工件出现齿面划伤时,可根据其位置的高低,大致判断出相对于拉刀上刀齿位置后,检查刀刃是否碰缺,顶刃是否有较大的白刃等,根据具体情况进行分析和判断,然后采取相应的解决措施。
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% y3 }& z" ]' e5 x5 L拉刀优化设计及改进效果
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4 l3 Z9 `& _9 t拉削是属于成形加工,拉削质量及拉刀寿命与拉刀的设计参数密切相关。针对不同的工件材料及坯件状态,应设计相匹配的参数。因拉刀的设计参数互相制约,所以设计时应进行综合考虑。

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http://img.newmaker.com/nmsc/u/2009/20098/art_img/20098518105663835.jpg
" Z4 q& v$ ]6 N0 U3 F图2 拉削效果得到明显改善

5 P0 [6 K, Z. f7 X7 b' B4 T5 Z根据拉削零件材料韧性大、硬度低的特点,针对我公司现场中经常出现的问题进行分析后,我们减小了拉刀的齿升量,增大了拉刀前角后,在刃磨正常的情况下,切削时卷屑顺利,基本解决了卡屑和粘刀问题。另外,通过提高拉刀硬度,切削效果也能得到明显改善(见图2),还能大大提高拉刀寿命。 (end) * _: _* W/ E# h
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