刮板钻锪孔加工技术改进
项目背景
目前刮板的加工主要是由刮板专用机具来完成的，使用一个专用的复合刀、一个工序来完成刮板的钻孔和锪面。虽然加工时间短，生产效率高，但由于加工方式、部分刮板的加工量大、刮板螺栓窝结构、锻造圆角和错模等因素影响，造成了锪平面过程中吃刀量增大、排屑困难等问题，使得刀具的消耗非常严重，刀具费用也成倍增加，同时生产效率也受到影响。
本成果通过确定合理的锪平加工余量、改进钻孔锪平专用复合刀结构、螺栓窝结构，刮板钻锪孔加工工艺改进等技术措施，在保证生产效率的同时，大大降低了刀具费用。
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研究内容
1.技术分析
从产品结构到实际加工的各过程进行分析，造成刀体磨损主要有以下几个方面：
(1)加工方式因素：刮板专机使用钻孔锪平专用复合刀，一次加工完成钻孔和锪平面工序，其结构如图3所示，但在锪平时易挤压螺栓窝中的铁屑，造成钻杆部分磨损。
(2)锻造毛坯加工余量不合理：为提高模具的使用寿命，将加工余量增大，有部分刮板锪平处的加工量达到20mm以上，造成26孔未钻通时锪平刀已开始加工，无法进行排屑，使刀体下端在短时间磨损严重，甚至在加工时就易发生与工件研死，使刀体连刀柄整体报废。如图1和图4。
(3)螺栓窝结构：由于部分产品结构及锻造圆角要求所限，如图5锻件，锪平面尺寸为64*39，刮板锪平处的加工量达到20mm以上，造成锪平时螺栓窝中的铁屑严重磨损钻杆部分，造成刀体损坏。
(4)刀具使用问题：由于刮板的三个孔是钻、锪连续进行的，有时在加工过程中刀片的切削发生蹦刃后仍在切削加工，操作者若不及时更换刀片，会造成刀体损坏。
2.技术方案
联合锻工、设计研究所技术人员将目前刮板锻件螺栓窝加工量大的进行改进设计，重新制作刮板模具，使刮板锻件螺栓窝合理扩大，以解决钻孔、锪面时吃刀量大、排屑困难的问题。同时，对比专用的复合刀与标准U钻、平面或球面铣刀分序加工在时间上及刀具消耗上的优劣，确定最终加工方案，改进刀具、管理等其它问题。
3.改进过程
根据上述分析，对产品结构、加工工艺性、刀具结构特点和设备性能等各方面进行了全面分析，提出多项改进意见，经过不断修正，采取了如下技术改进方案及措施：
(1)确定合理的锪平加工余量
与锻造分公司进行技术衔接，将目前几种加工余量大的刮板锻造毛坯锪平面的加工余量控制在1-3mm，旧锻造模具使用报废后新请制的锻造模具按会签的加工余量制造。
(2)改进钻孔锪平专用复合刀结构
根据上述情况经与刀具厂家协商，采取将钻孔锪平专用复合刀改为分体结构的方案(如图6)，这样在使用时发生上述情况，只更换下部刀体，刀柄仍可使用，可节约工具费用。
(3)质量措施
合理调整设备切削参数，提高设备刚性，减少震动，避免刀具因断续吃刀而折断;提高操作者的责任心，集中精力生产，加强设备监控及时更换刀片，避免人为责任造成刀具损坏。
(4)螺栓窝结构改进研试
选择了三种由于产品结构及锻造圆角要求所限造成加工量大的产品，即43GL3-1、44GL301-1、105GL03-1三种刮板，由产品设计研究所对其应用功率统计，进行有限元强度分析，以确定螺栓窝改进方案。强度分析结果图附后。
根据有限元强度分析，刮板螺栓窝可增大10mm，由于设计及锻造圆角的存在，加工余量减少效果不明显，只有在增大螺栓窝尺寸同时缩小锪平面直径尺寸才能取得效果，因此还需从加工技术方面进行改进。
(5)刮板钻锪孔加工工艺改进研试
根据加工方式的分析，刮板专机使用钻孔锪平专用复合刀一次加工完成钻孔和锪平面工序，由于钻孔时的铁屑都在螺栓窝中，锪平时易挤压铁屑，造成钻杆部分磨损。因此制定以下工艺改进方案：将目前刮板专机钻孔、锪面一个工序改进为两个工序完成，由使用一个专用复合刀，改为标准U钻完成钻孔工序，锪面工序由平面或球面铣刀完成，专机改造为具有钻孔、锪面分序进行的功能并可换刀及编程的数控专用机床。由于专机改造投资未进行，因此只能进行工艺研试。
现采取的措施：对于锪平余量大的刮板产品， 将钻孔和锪平面分为两个工序进行，在专机上完成钻孔工序，在摇臂钻床上完成锪平面工序，这样可减少部分专用复合刀具的损坏，降低工具费用。
对工艺研试中的工艺改进方案(专机改造方案中分序换刀加工钻孔、锪平面所需的时间)进行验证，使用数控加工中心作为试验设备，模拟专机改造后加工情况，记录下刮板装夹完成后从U钻钻孔开始到平面铣刀锪面完成及两序间换刀的总时长，并将两组加工时间数据对比。数据如下：
专机钻孔复合刀加工(单件产品)所用时间：4分钟。
分序换刀加工方案：设备使用数控加工中心，钻孔使用U钻，锪平面使用平面铣刀，(单件产品)所用时间：4.5分钟。
通过对比两种加工方式在生产效率上基本相同，但在专机上采用分序换刀加工方案可使用标准刀具，可以降低刀具费用。
03
应用效果
通过确定合理的锪平加工余量、改进钻孔锪平专用复合刀结构、螺栓窝结构，刮板钻锪孔加工工艺改进等技术措施，在保证生产效率的同时，大大降低刀具费用。
根据应用情况统计，产量提高约30%的前提下，2018年比上一年度节约刀具费13.93万元。
04
推广应用前景
本成果适用于机电设备厂中部连接件刮板的钻锪孔加工，已正式纳入产品工艺进行批量生产，效果显著。可以应用到机械产品生产制造的行业，推广前景广泛。
