大型铸件加工效率问题探讨

大型铸件加工效率问题探讨

李晨

采埃孚（天津）风电有限公司 天津 300402

摘  要：随着社会经济的发展，大型铸件的需求日益增多，如何提高大型铸件加工效率成为一个值得探讨的问题。许多加工企业多年来一直致力于提高加工效率、降低生产成本。对加工效率的重视不仅要体现在对生产工艺改进上，而且还体现在对设备的改进上。在数控机床方面，可以采用数控铣床、数控镗床和加工中心等先进设备，大大提高加工效率和加工精度。不过，在大型铸件加工方面，我国与先进国家还存在一定的差距。基于此，本文对大型铸件加工效率问题进行探讨。

关键词：大型铸件；加工效率；问题

加工效率是指在规定的时间内完成的工件数量，它是衡量机床加工能力的一个重要指标，同时也是衡量机床设备工作效率的一个重要指标。生产实践中，我们发现许多机床加工效率不高，有的机床加工效率甚至低于1/3,这对企业的经济效益和产品质量都会造成很大影响。所以，需要生产实践中加强研究，切实提高加工效率。

一、大型铸件加工效率存在的问题

（一）加工效率低

在加工大型铸件时，为保证加工精度，加工时需将工件从立式五轴数控铣床上卸下，然后用大吨位龙门铣床进行精加工，这样不仅提高了加工效率，而且还降低了加工成本。但在加工大型铸件时，由于工件尺寸大，大吨位龙门铣床的主轴无法进行高转速运行，因此无法充分发挥龙门铣床的功能。同时，在加工大型铸件时，由于工件的重量较大，为保证工件的稳定性，需要使用专用夹具和刀具等。采用立式五轴五联动数控铣床加工大型铸件时，由于需要使用专用夹具和刀具等，导致加工时间增加；而在采用卧式五轴五联动数控铣床加工大型铸件时，由于需要使用专用夹具和刀具等，导致加工时间减少[1]。为了提高大型铸件的加工效率，需要对设备进行优化，选择合适的夹具和刀具。•

（二）切削力大

切削力大是机床和刀具的固有问题，而在加工大型铸件时，由于切削力的存在，对加工效率的提高造成了很大的障碍。首先，刀具对大型铸件的切削阻力比较大。切削力大，就需要更多的刀具和更大的刀具直径，这是一个矛盾。如果选择较小的切削深度，就会使切削阻力增加；而选择较大的切削深度，就会使切削阻力增加。其次，刀具对铸件造成了很大的冲击和振动。大型铸件内部一般都含有很多小球等组织，在切削过程中这些小球等组织会受到挤压而破碎或脱落。如果选择较小的刀具直径和较高的硬度，就会使切削阻力增大。最后，铸件表面层凹凸不平或存在一些孔洞，在切削过程中也会对刀具产生冲击和振动[2]。在加工大型铸件时，需要多把刀同时对铸件进行加工，因此刀具磨损就很严重。而当刀具磨损到一定程度时就必须更换新刀，这样不仅增加了生产成本，也造成了加工效率低下。

（三）加工过程中振动大

在加工大型铸件时，由于机床主轴和工作台在高速旋转的状态下产生振动，从而导致加工效率下降，因此需要采取一定的措施来抑制和消除振动。对于大型铸件加工而言，由于零件尺寸大、刚性差，在加工过程中容易产生振动和变形，从而导致加工效率下降[3]。在此情况下，一般采用一定的措施来抑制和消除振动，以达到生产目标。

二、提高大型铸件加工效率的关键

（一）铣削

在大型铸件的铣削加工中，铣刀是主要的切削工具。铣刀的种类很多，有立铣刀、球头铣刀和球面铣刀等。由于使用的机床不同，这些刀具在加工过程中产生的切削力、切削温度等也不一样，因此刀具材料、几何角度以及工件材料和结构等都会影响刀具的使用寿命。铣削加工过程中，刀具的磨损有一个过程。在切削过程中，刀具磨损主要表现为：铣刀切削刃长度不均匀，局部区域磨损较快。对于表面粗糙度要求较高的工件，由于表面粗糙度是用来衡量工件表面粗糙程度的参数，因此必须选择合适的铣刀材料和结构，以保证其在切削过程中有足够的刚性。在实际加工中，为了保证加工效率和工件精度，铣削刀具材料一般选用硬质合金刀片或陶瓷刀片[4]。在进行铣削加工时，为了减少切削热对刀具寿命的影响，应选择合理的切削用量。

（二）精镗

精镗是指在粗镗孔后，将加工余量减小到最小的一道工序。在确定精镗余量时，主要应考虑以下几个因素：工件的尺寸、加工设备的精度、加工工艺方法的可行性等。由于大型铸件加工精度要求很高，因此必须对精镗工艺进行认真分析，找出影响工件表面质量的主要因素，并采取有效措施来解决这一问题[5]。比如，工件尺寸较大，加工余量过大，则需要采取增加刀杆或调整刀具直径等措施；当工件尺寸较小时，应尽量减少对工件表面质量的影响。另外，在大型铸件加工过程中还存在一个普遍问题，即在加工过程中经常会出现“飞刀”现象。为解决这一问题，采取了以下措施：第一，要加强对刀具的保养；第二，要定期更换刀具；第三，要采用“断续切削”法来处理“飞刀”现象。

（三）螺纹加工

为了提高大型铸件的加工效率，可以采用以下技术措施：第一，将机床的刀柄座（刀柄）安装在主轴上，使机床主轴回转时具有足够的刚性。如果机床主轴转速过低，就会影响机床的切削性能和加工效率；反之，如果机床主轴转速过高，就会增加机床的振动和噪声；第二，采用两个独立的主轴，分别是左侧主轴驱动螺纹铣刀旋转，右侧主轴驱动螺纹铣刀旋转。两个主轴之间通过蜗轮减速机构进行连接。这种设计使得两个主轴之间能够无干扰地协同工作；第三，在机床的刀柄座上安装了一个定位机构，通过这个定位机构，可以保证螺纹铣刀在加工过程中始终与工件保持良好的接触，从而避免了因刀具与工件之间存在较大的相对运动而产生的误差

[6]。

（四）刀具

为了提高大型铸件加工的效率，在刀具的选择上，可以采用一种新型刀具——硬质合金立铣刀。这种刀具具有很强的耐磨性和很高的强度，能够满足加工大型铸件所需的强度和硬度要求。为保证刀具能够顺利切削，在使用前，需要对其进行磨制。磨制刀具时，根据刀具材料不同，所用的砂轮也不同。在使用硬质合金立铣刀时，一般采用YG8或YG9等类型的砂轮。当采用YG8砂轮对大型铸件进行加工时，需要对其进行特殊处理，如增加进给量、减小进给量与切削速度的比值等。当采用YG9砂轮对大型铸件进行加工时，为了保证刀具的强度和硬度，在使用时需要进行适当的热处理。热处理后，要将刀具表面的氧化皮清理干净。

三、结语

综上所述，大型铸件的加工效率是衡量企业技术水平的重要指标之一，提高大型铸件的加工效率是一项系统工程，涉及到企业生产工艺、设备等多个方面。随着经济全球化进程的加快，大型铸件需求量日益增多，对其加工效率的要求也越来越高。企业要想在激烈的市场竞争中取得优势地位，必须不断提升自身技术水平，大力引进先进加工设备，才能有效地提高大型铸件的加工效率。

参考文献：

[1] 邱建设,沈波,成荣亮,等. 通过自制工装解决大型铸件加工颤刀问题[J]. 中国金属通报,2021(18):274-275.

[2] 卢俊玲,马涛,孙永鹏,等. ZG22CrNiMo大型铸件调质处理工艺研究[J]. 金属加工（热加工）,2022(9):101-102.

[3] 陈寅,陈晓龙,李翔光. ZL114A铝合金大型舱体铸件铸造工艺研究[J]. 中国金属通报,2022(10):92-94.

[4] 刘霄霄,李明,万军,等. 大型钛合金精铸件数控加工技术研究与应用[J]. 内燃机与配件,2022(4):48-50.

[5] 周禄军,李东风,龚仙龙,等. 大型铸件自动化三维测量与精度检测技术[J]. 新技术新工艺,2020(11):66-69.

[6] 范江. 高档数控机床大型结构铸件组织性能的改善[J]. 铸造工程,2020,44(6):10-13.