16V280ZJ柴油機(jī)凸輪軸深孔加工一直是公司的加工難點(diǎn)，原加工工藝方式是通過麻花鉆啄鉆方法加工，工件是通過兩次裝夾，從兩頭兩次鉆削加工把孔加工完畢，此加工工藝方法不但加工效率低，而且孔的表面質(zhì)量及兩端孔的同軸度不好，凸輪軸深孔在中間交接的地方一般錯(cuò)開2～5mm。凸輪軸生產(chǎn)線上有兩臺(tái)深孔鉆床，為什么以前不用專門的深孔加工設(shè)備加工？主要原因是16V280ZJ柴油機(jī)凸輪軸的材料是20Cr，材料軟、不易斷屑，經(jīng)過二十多年的研究和摸索，也沒有真正解決20Cr的加工難題。2007年，凸輪軸生產(chǎn)線上采購了一臺(tái)T2120深孔加工設(shè)備來加工GE凸輪軸和280系列凸輪軸，當(dāng)時(shí)設(shè)備廠家花費(fèi)了九牛二虎之力也沒有解決280凸輪軸深孔鉆的難題，此設(shè)備也因此中斷了驗(yàn)收。

配件一車間凸輪軸生產(chǎn)線上一共有三臺(tái)設(shè)備來加工凸輪軸的深孔，一臺(tái)是臥式車床改造的是麻花鉆鉆削設(shè)備；一臺(tái)是車床改造的噴吸鉆深孔加工設(shè)備；一臺(tái)是專用的T2120、BTA鉆削方法的深孔加工設(shè)備。其中車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備狀態(tài)十分差，跑、冒、滴、漏嚴(yán)重，設(shè)備一直處于超齡服役狀態(tài)。為了提高280凸輪軸深孔加工效率、質(zhì)量，淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備，對(duì)凸輪軸深孔加工工藝進(jìn)行研究攻關(guān)。

1.加工方式的確定

凸輪軸生產(chǎn)線上兩臺(tái)專用的深孔加工設(shè)備，一臺(tái)是用來加工240系列凸輪軸的噴吸鉆，一臺(tái)是用來加工GE凸輪軸的BTA鉆，要淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設(shè)備， 280系列凸輪軸只能在噴吸鉆或BTA鉆上加工。由于噴吸鉆是自己改造的，主軸功率、轉(zhuǎn)速，切削液的壓力和流量難以滿足20Cr材料的深孔加工，更為關(guān)鍵的是噴吸鉆的鉆桿是采用雙桿形式，其中用來排屑的內(nèi)桿直徑比BTA鉆的單桿直徑要小許多，斷屑的難度就更大。經(jīng)過對(duì)兩臺(tái)設(shè)備的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行比較，然后確定在BTA鉆上進(jìn)行加工280系列凸輪軸。

2.加工參數(shù)的確定

刀具采用可轉(zhuǎn)位單桿BTA鉆，這樣不但可以提高試驗(yàn)的靈活性，也可以降低刀具的使用成本。經(jīng)過多次工藝試驗(yàn)，確定刀片為斷屑槽稍大的C形槽，后角為11°，中心刀片的后角為17°左右，主軸轉(zhuǎn)速n=98r/min，進(jìn)給速度f=30mm/min，開啟一只液壓泵，在這種情況下，斷屑效果較好。正常加工采用開啟一只液壓泵，在鉆桿堵塞時(shí)，手動(dòng)把切屑去除后，在刀具切削之前，開啟兩只液壓泵，或間斷的開啟一只、兩只液壓泵，把堵塞在鉆桿里的切屑沖刷出來。圖1所示是優(yōu)化參數(shù)后，加工所得的切屑，圖2所示是優(yōu)化參數(shù)前所得的切屑。由圖1、圖2可知，優(yōu)化參數(shù)后的斷屑效果是可以滿足20Cr加工要求的，優(yōu)化參數(shù)前的切屑是根本不能滿足BTA內(nèi)排屑要求的。

圖1  優(yōu)化參數(shù)后的切屑

圖2  優(yōu)化參數(shù)前的切屑

3.效果比較

采用BTA鉆鉆削加工的深孔表面質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)比采用麻花鉆加工的深孔要好，如圖3、圖4所示，BTA鉆加工的深孔表面粗糙度值基本上在3.2μm左右，而麻花鉆加工的深孔表面粗糙度值很難達(dá)到Ra=25μm，因?yàn)槁榛ㄣ@采用啄鉆的方式進(jìn)行排屑，且切屑較長(zhǎng)，在一次又一次的排屑過程中，切屑會(huì)拉傷孔內(nèi)壁。BTA鉆削加工是采用一次裝夾，鉆通加工，孔的直線度相比以前兩次裝夾、兩端加工鉆通的工藝要提高許多，孔不存在交錯(cuò)的情況。凸輪軸深孔是為凸輪軸軸瓦提供潤(rùn)滑油的，其表面如果不光滑則清洗非常困難，清潔就很難達(dá)到要求。

圖3  BTA鉆削的深孔

圖4  麻花鉆鉆削的深孔

以前采用麻花鉆加工16V280ZJ柴油凸輪軸需要兩次裝夾，鉆削一節(jié)右4凸輪軸的加工時(shí)間就要90min左右，而現(xiàn)在運(yùn)用BTA鉆削加工，加工一節(jié)右4凸輪軸需要28min左右，加工效率大大提高。

4.結(jié)語

目前配件一車間已應(yīng)用BTA鉆削加工280系列凸輪軸60多節(jié)，加工效果達(dá)到了項(xiàng)目預(yù)期的目標(biāo)，但還有提高的空間。由圖1可知，現(xiàn)在BTA加工所得的切屑滿足BTA鉆內(nèi)排屑的要求，但其顏色是20Cr本體的顏色，不是紫色或褐色，這是因?yàn)?0Cr材料太軟，280系列凸輪軸在滲碳后，心部的硬度在120HBW左右。如能從熱處理方面著手，提高凸輪軸基體材料，或滲碳后心部的硬度在200HBW左右，則其斷屑的效果更好，而且可以通過提高切削速度和進(jìn)給速度來提高加工效率。

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