柴油发动机缸盖OP90序T127刀具崩刃解决方案

柴油发动机缸盖 OP90序 T127刀具崩刃解决方案

李波 赵秀荣 王元臣 房艳霞 宋波

中国重汽济南动力公司发动机制造部 山东省济南市 250200

摘要：某柴油发动机厂缸盖线OP90工序T127钻头在加工主螺栓孔时，出现严重的崩刃现象，造成刀具报废及工件返修件。该刀具理论寿命170件，实际使用寿命70件左右，单件刀具费用达到74.74元/件，费用极高，急需找出钻头崩刃原因及修磨问题，减少刀具费用。本文主要是针对该钻头崩刃问题进行分析，解决崩刃的故障，通过修磨提高加工寿命，满足生产需求，降低刀具成本。

关键词：钻头崩刃

项目背景及总体思路

1、某柴油发动机缸盖B线OP90工序T127钻头在加工主螺栓孔时，出现严重的崩刃现象，造成刀具报废及工件返修件。该刀具理论寿命170件，实际使用寿命70件左右，单件刀具费用达到74.74元/件，费用极高。急需找出原因解决崩刃及修磨问题，减少刀具费用。 2、该刀具为双刃带内冷麻花合金钻头，刀尖度数为140°，钻头倒棱角度为45°，长度0.5mm。加工深度为79.6mm，切削参数转速S=1400r，进给F=300mm/min。

3、通过观察钻头崩刃及加工状态，发现钻头后支撑刃带离刀尖大约5mm处和倒棱处磨损严重，严重的出现崩刃造成工件报废现象。

4、分析刃型找出崩刃原因，去掉后支撑解决崩刃问题；修改原刃型调整两刀尖的倒菱形状，涂层后上线使用，达到规定寿命，解决崩刃及新刀使用费用高的问题。使单件成本降为28.19元，年节省刀具费用达到447万元以上。

主螺栓孔

项目解决的问题

1、解决加工卸载槽钻孔刀具崩刃的问题；

2、解决刀具消耗大费用高的问题；

3、解决因断刀造成返修件或废件的问题；

4、通过修磨降低单件成本。

项目存在的问题：

1、现场观察钻头加工过程及加完后孔径状态。刀具崩刃主要在离两刀尖大约5mm的位置崩刃，该位置正好是卸载槽的宽度，因此确定钻头在加工到卸载槽位置时形成断续切削，出现刀具径向摆动，造成崩刃。

卸载槽

2、钻头的后刃带在接触卸载槽时出现抗力，致使钻头颤动，造成崩刃。

3、钻头后刃带的作用一是在加工孔的过程中起到平衡钻头的径向力，预防旋转摆动，二是保证加工深孔的直线度。后刃带与钻头的切削刃带直径一样大，缺陷就是在出现断续切削时后刃带参与切削，出现切削抗力，造成钻头在加工中出现摆动，易出现崩刃或断刀。

4、切削刃刀尖崩裂。刀尖崩裂在很多情况下是由于加工中异常震动引起的，例如：夹具存在虚夹；主轴跳动大；主轴的拉力不足；加工中断续切削等。❶

项目采取的主要措施

1、一般硬质合金在异常中断切削及刀片局部超负荷的情况下(例如工件具有坚硬的夹杂物)，常常会出现崩刃，它与刀具本身的磨损不同，特别对于耐磨的硬质合金，对此特别敏感。❷根据以上原因分析，主要是后刃带在断续切削时增加径向力，致使钻头摆动，造成崩刃，将后刃带前端30mm去除，保留2条切削刃带，这样在加工到卸载槽位置的断续切削时，避免干涉抗刀，消除断续切削时的径向摆动。

2、改变钻头原有刃型及角度。

原刃型为双后角，钻尖角度为140度，双后角的特点刀具锋利，易于定心，切削力小，缺点是主切削刃虚易崩刃，加工寿命短，为了杜绝双后角存在的缺陷，把双后角刃型改为圆弧刃型，提高钻头的耐磨力，把原刀尖角度由140°改为130°，降低切削力，修改倒棱形状由直棱角改为小圆弧倒棱（约为R0.8mm）降低崩刃风险。

3、根据以上原因分析，确定修磨方案，编制修磨程序，选用砂轮11V9H和12V2修磨钻头的圆弧刃和开横刃。在数控五轴磨床上输入修磨钻头的各类参数，编制修磨程序，根据程序选用合适的砂轮，进行修磨。

4、修磨完后需要进行钝化及抛光处理，其目的就是解决刃磨后的刀具刃口微观缺口的缺陷，使其减少或消除，达到圆滑平整，刃口变得很光滑，达到既锋利坚固又耐用的目的，同时极大减少崩刃，提高工件表面光洁度。

5、修磨完后对刀具进行涂层，涂层后现场试加工，观察切削过程中的声音、铁屑及孔粗糙度；

8、连续观察加工的稳定性，确定修磨方案可行，可以进行批量生产；

9、编制刀具修磨图纸，形成作业指导书固化修磨流程。

结束语：

该刀具长期使用，若按照原刀具刃型还将继续崩刃且无法修复，刀具消耗极大，造成极大的损失，通过修改刃型，杜绝崩刃，使刀具磨损后重复修磨，刀具使用寿命达到170件以上，无形中降低新刀的使用量，大大降低刀具费用对公司刀具降本起到决定性作用。

参考文献：

❶ 《发动机钻孔加工中钻头崩刃及断刀问题解析》，作者：商成超、陆郁、廖最巧 文章编号1672-545*（2014）01-0081-02

❷《硬质合金钻头的应用问题[J].》 作者：恰. 工具技术, 1979(01):26-28.

作者简介:

第一作者：李波 出生年月:1986.6 性别:男 汉族 籍贯:山东济南 职务:技术员 学历:中专 单位:中国重汽济南动力公司发动机制造部。研究方向:机械加工刀具技术，单位所在地:山东省济南市 。邮编:250200，

第二作者:赵秀荣 出生年月:1987. 12性别:女 汉族 籍贯:山东潍坊 职务:技术员 学历:大专 单位:中国重汽济南动力公司发动机制造部，研究方向:机械加工刀具技术，单位所在地:山东省济南市 。邮编:250200

第三作者：王元臣 出生年月:1972.4 性别:男 汉族 籍贯:山东济南 职务:技术员 学历:大专 单位:中国重汽济南动力公司发动力制造部。研究方向:机械加工刀具技术，单位所在地:山东省济南市 。邮编:250200

第四作者：房艳霞 出生年月:1989. 2性别:女 汉族 籍贯:山东聊城 职务:技术员 学历:高技 单位:中国重汽济南动力公司发动机制造部，研究方向:机械加工刀具技术，单位所在地:山东省济南市 。邮编:250200

第五作者：宋波 出生年月:1987.11 性别:男 汉族 籍贯:山东济南 职务:技术员 学历:中专 单位:中国重汽济南动力公司发动机制造部。研究方向:机械加工刀具技术， 单位所在地:山东省济南市 。邮编:250200