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16V280ZJ柴油机凸轮轴深孔加工垫板

发布时间:2020-05-12 16:52:50

2018-07-09 19:15:31来源:《金属加工(冷加工)》

16V280ZJ柴油机凸轮轴深孔加工一直是某公司的加工难点,原加工工艺方式是通过麻花钻啄钻方法加工,工件是通过两次装夹,从两头两次钻削加工把孔加工完毕,此加工工艺方法不但加工效率低,而且孔的表面质量及两端孔的同轴度不好,凸轮轴深孔在中间交接的地方一般错开2~5mm。凸轮轴生产线上有两台深孔钻床,为什么以前不用专门的深孔加工设备加工?主要原因是16V280ZJ柴油机凸轮轴的材料是20Cr,材料软、不易断屑,经过二十多年的研究和摸索,也没有真正解决20Cr的加工难题。2007年,凸轮轴生产线上采购了一台T2120深孔加工设备来加工GE凸轮轴和280系列凸轮轴,当时设备厂家花费了九牛二虎之力也没有解决280凸轮轴深孔钻的难题,此设备也因此中断了最终验收。

配件一车间凸轮轴生产线上一共有三台设备来加工凸轮轴的深孔,一台是卧式车床改造的是麻花钻钻削设备;一台是车床改造的喷吸钻深孔加工设备;一台是专用的T2120、BTA钻削方法的深孔加工设备。其中车床改造的麻花钻深孔加工设备状态十分差,跑、冒、滴、漏严重,设备一直处于超龄服役状态。为了提高280凸轮轴深孔加工效率、质量,淘汰超龄服役车床改造的麻花钻深孔加工设备,对凸轮轴深孔加工工艺进行研究攻关。

1.加工方式的确定

凸轮轴生产线上两台专用的深孔加工设备,一台是用来加工240系列凸轮轴的喷吸钻,一台是用来加工GE凸轮轴的BTA钻,要淘汰超龄服役车床改造的麻花钻深孔加工设备,280系列凸轮轴只能在喷吸钻或BTA钻上加工。由于喷吸钻是自己改造的,主轴功率、转速,切削液的压力和流量难以满足20Cr材料的深孔加工,更为关键的是喷吸钻的钻杆是采用双杆形式,其中用来排屑的内杆直径比BTA钻的单杆直径要小许多,断屑的难度就更大。经过对两台设备的相关参数进行比较,最后确定在BTA钻上进行加工280系列凸轮轴。

2.加工参数的确定

刀具采用可转位单杆BTA钻,这样不但可以提高试验的灵活性,也可以降低刀具的使用成本。经过多次工艺试验,最终确定刀片为断屑槽稍大的C形槽,后角为11°,中心刀片的后角为17°左右,主轴转速n=98r/min,进给速度f=30mm/min,开启一只液压泵,在这种情况下,断屑效果最好。正常加工采用开启一只液压泵,在钻杆堵塞时,手动把切屑去除后,在刀具切削之前,开启两只液压泵,或间断的开启一只、两只液压泵,把堵塞在钻杆里的切屑冲刷出来。图1所示是优化参数后,加工所得的切屑,图2所示是优化参数前所得的切屑。由图1、图2可知,优化参数后的断屑效果是可以满足20Cr加工要求的,优化参数前的切屑是根本不能满足BTA内排屑要求的。

3.效果比较

采用BTA钻钻削加工的深孔表面质量远远比采用麻花钻加工的深孔要好,如图3、图4所示,BTA钻加工的深孔表面粗糙度值基本上在3.2μm左右,而麻花钻加工的深孔表面粗糙度值很难达到Ra=25μm,因为麻花钻采用啄钻的方式进行排屑,且切屑较长,在一次又一次的排屑过程中,切屑会拉伤孔内壁。BTA钻削加工是采用一次装夹,钻通加工,孔的直线度相比以前两次装夹、两端加工钻通的工艺要提高许多,孔不存在交错的情况。凸轮轴深孔是为凸轮轴轴瓦提供润滑油的,其表面如果不光滑则清洗非常困难,清洁就很难达到要求。

以前采用麻花钻加工16V280ZJ柴油凸轮轴需要两次装夹,钻削一节右4凸轮轴的加工时间就要90min左右,而现在运用BTA钻削加工,加工一节右4凸轮轴需要28min左右,加工效率大大提高。

4.结语

目前配件一车间已应用BTA钻削加工280系列凸轮轴60多节,加工效果达到了项目预期的目标,但还有提高的空间。由图1可知,现在BTA加工所得的切屑满足BTA钻内排屑的要求,但其颜色是20Cr本体的颜色,不是紫色或褐色,这是因为20Cr材料太软,280系列凸轮轴在渗碳后,心部的硬度在120HBW左右。如能从热处理方面着手,提高凸轮轴基体材料,或渗碳后心部的硬度在200HBW左右,则其断屑的效果更好,而且可以通过提高切削速度和进给速度来提高加工效率。

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