關(guān)于深孔鉆削加工時(shí)若干問題的探討

[摘要]提出深孔加工過程中出現(xiàn)的一些技術(shù)問題,并對(duì)這些問題的解決方案做詳細(xì)論述,對(duì)深孔鉆削加工技術(shù)的完善具有一定的指導(dǎo)意義。

[關(guān)鍵詞]深孔鉆 鉆削 鉆削速度 切削液

中圖分類號(hào):TH6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0910090-01

最近幾年國內(nèi)深孔鉆發(fā)展很快。但由于深孔鉆削還有一些關(guān)鍵技術(shù)問題尚未解決,使深孔鉆削仍屬于金屬切削加工的“瓶頸”工序。筆者根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),僅就深孔鉆削中的幾個(gè)問題提出幾點(diǎn)意見。

一、深孔鉆削中的斷屑問題

對(duì)于深孔鉆頭,目前主要的斷屑方法有兩個(gè):(1)合理的設(shè)計(jì)刀具角度和斷屑槽;(2)合理的選擇鉆削進(jìn)給量S和鉆削速度V。

合理的刀具角度就是在鉆切削力允許的情況下,應(yīng)盡可能使切屑塑性變形大,造成硬化,為其折斷提供條件。斷屑槽的作用在于強(qiáng)迫切屑彎曲、折斷。

對(duì)于錯(cuò)齒式硬質(zhì)合金深孔鉆頭,其常見的典型形狀是:

前角γ:邊刃、中間刃為0～2°,中間刃在靠近內(nèi)角的中心處磨成負(fù)角,一般為-3°～-10°,其作用在于增加中間刃的強(qiáng)度及幫助分屑。

后角:一般為8°～10°,內(nèi)刀刃處的后角為12°～14°。

對(duì)于高速鋼雙刃口無橫刃深孔鉆頭,與錯(cuò)齒式硬質(zhì)合金深孔鉆頭不同,其形狀如下:前角γ一般為10°～12°,主后角一般為10°～14°,兩切削刃交錯(cuò)開有分屑槽。這種鉆頭兩內(nèi)刀刃必須磨有足夠的后角,否則軸向力特大,甚至無法鉆削。其后角一般為16°～18°, 對(duì)于同樣幾何形狀的深孔鉆頭,選用不同鉆削進(jìn)給量S,其斷屑情況也就不同。當(dāng)斷屑不良時(shí),一般采用加大鉆削進(jìn)給量S的辦法,其目的在于使切屑變厚,與斷屑槽相碰時(shí)產(chǎn)生較大應(yīng)力,促使切屑折斷。但這種方法不能過分加大S,以免切削力過大而損壞刀具或“悶車”。對(duì)于錯(cuò)齒式硬質(zhì)合金深孔鉆頭,若中間刃斷屑不好,可適當(dāng)減小進(jìn)給量S(但不可使邊刃、中間刃斷屑變壞),若效果還不好,可使內(nèi)刀刃處負(fù)前角加大,同時(shí)刃傾角也加大,反復(fù)試驗(yàn),直到滿意為止。

如果改變鉆削進(jìn)給量S的方法仍不能達(dá)到斷屑良好的目的,可采用改變斷屑槽尺寸的方法:(1)減小斷屑槽寬度A,增加切削變形應(yīng)力,以利斷屑;(2)減小斷屑槽圓弧半徑R,也可起到同樣的作用。需特別注意的是,A和R也不易過小,以防止積屑或崩刃。

一般情況下改變鉆削速度V對(duì)斷屑影響不大,對(duì)于高速鋼刀具,可適當(dāng)降低速度V,使切屑有時(shí)間充分變形,有利于斷屑。

二、深孔鉆削時(shí)切削液的選擇

深孔鉆削時(shí),切削液的主要作用是:冷卻刀具、帶走切屑、潤滑刀具等,從而可以提高刀具的使用壽命。使用切削液時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面:

1.要有足夠的壓力和流量。只有足夠的壓力和流量才能使切削液進(jìn)入切削區(qū),完成冷卻、潤滑、運(yùn)屑等作用。

2.要有足夠大的油箱。在深孔鉆削中,80%以上的切削熱進(jìn)入切削液,為了不使油溫高于35℃,油箱必須有足夠大的容積,并配有油液冷卻裝置,油箱有效容積一般不能小于1立方米。

3.切削液要嚴(yán)格過濾,保證油液清潔。如果切削液不干凈,就會(huì)給深孔加工帶來很多問題,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鉆頭崩刃,使切削加工不穩(wěn)定。對(duì)于噴吸鉆,懸浮屑粒的最大線長度不能大于5μm。常見的濾油方法就是將油箱分為多格,由粗至精多次過濾和沉淀,在油泵的入口處還要安裝合適的濾油器并要經(jīng)常清洗。如果在油箱中安裝磁性濾油器,則更為安全可靠。

三、對(duì)深孔鉆削機(jī)床的精度要求及縱向剛性的檢查

(一)對(duì)深孔鉆削機(jī)床的精度要求分為五個(gè)方面

第一項(xiàng)為機(jī)床主軸、鉆桿夾持座及中心座三者必須嚴(yán)格同心,不同軸度應(yīng)≤0.02mm;

第二項(xiàng)為主軸徑向跳動(dòng)應(yīng)≤0.008mm;

第三項(xiàng)為主軸軸向竄動(dòng)應(yīng)≤0.008mm;

第四項(xiàng)為床身導(dǎo)軌在水平面上的垂直度≤0.04mm;

第五項(xiàng)為床身導(dǎo)軌在垂直面上的垂直度≤0.04mm。

(二)機(jī)床縱向剛性的檢查

在機(jī)床主軸1和鉆桿夾持座6之間安裝檢驗(yàn)棒2、測力計(jì)4和加力器5,如圖1所示。

接上進(jìn)刀絲桿鏈后,通過加力器加軸向力Px,用千分表測得主軸1的位移X及夾持座6的位移Y,必須使Px/(X+Y)≥2000Kg/mm才符合要求。

四、深孔鉆削過程中的振動(dòng)及消除方法

常用的消除振動(dòng)的方法有:

1.增強(qiáng)工藝系統(tǒng)的剛性,如提高進(jìn)刀絲桿、鉆桿、鉆桿夾持座等部件的剛性,提高運(yùn)動(dòng)結(jié)合面的接觸精度以及調(diào)整主軸軸承自身的間隙等措施。

2.提高對(duì)中精度。若鉆頭與主軸回轉(zhuǎn)中心不同心,使刀具工作幾何角度改變,致使切削力發(fā)生變化而產(chǎn)生振動(dòng),為此,必須精心調(diào)整主軸、工件、鉆具三者的相對(duì)位置,使其同軸。

1.主軸 2.檢驗(yàn)棒 3.中心座 4.測力器 5.加力器 6.夾持座

圖1

3.消除主軸徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng),對(duì)于精度不高的主軸部件應(yīng)進(jìn)行更換,并選擇精度比較高的主軸軸承。

4.改善刀具角度,以免后刀面與已加工表面摩擦太大。但也不能過分加大后角,以免刀具強(qiáng)度不夠。

5.刃磨刀具,提高刀具鋒利程度。決不能怕麻煩或怕耽誤時(shí)間而經(jīng)常不磨鉆頭。

6.增加切削液的潤滑性,應(yīng)適當(dāng)加一些添加劑。

7.改變切削速度V,防止積屑瘤的影響。刀具產(chǎn)生積屑瘤后往往會(huì)引起振動(dòng),而改變切削速度是防止積屑瘤產(chǎn)生的有效措施。在調(diào)速時(shí),應(yīng)盡量避開易產(chǎn)生積屑瘤的中速。

深孔鉆削在機(jī)械加工中占有非常重要的地位,國內(nèi)現(xiàn)有的進(jìn)行深孔鉆削的機(jī)床主要有深孔麻花鉆、槍鉆、單刃內(nèi)排屑深孔鉆和多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑深孔鉆等,其中多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑深孔鉆由于其在排屑性能、加工孔表面質(zhì)量、鉆頭壽命等方面都優(yōu)于其他深孔鉆,大大提高了加工效率,所以逐漸成為最廣泛的深孔加工方式。

參考文獻(xiàn):

[1]王世清,深孔加工技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2003.

作者簡介:

趙玉梅(1972-),女,漢族,河北唐山人,本科,助理工程師,主要研究方向:機(jī)加工技術(shù)。