淺析深孔的加工方案

張堃

摘 要：在數(shù)控加工中常遇到孔的加工，如定位銷孔、螺紋底孔、挖槽加工預(yù)鉆孔等。采用立式加工中心和數(shù)控銑床進(jìn)行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工，則較為困難，在深孔加工中除合理選擇切削用量外，還需解決三個(gè)主要問題：排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。在實(shí)際生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)工件的加工特點(diǎn)與要求正確靈活地運(yùn)用切削循環(huán)指令。文章從深孔的特點(diǎn)出發(fā)聯(lián)系數(shù)控加工介紹深孔及小孔的加工方案。

關(guān)鍵詞：深孔加工；小孔

1 深孔加工的特點(diǎn)

一般將長(zhǎng)徑比為L(zhǎng)/D>5的孔稱為深孔。深孔加工與一般孔的加工相比較，具有以下特點(diǎn)：

1、加工中易產(chǎn)生孔的軸線歪斜。

因?yàn)樯羁准庸さ毒唛L(zhǎng)而細(xì)，強(qiáng)度和剛度較差，加工中易發(fā)生偏斜和振動(dòng)。

2、刀具的冷卻散熱條件差，切削溫度升高，使刀具耐用度降低。

3、排屑困難。

排屑排除過程中不僅會(huì)劃傷已加工表面，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起刀具崩刃或折斷。為了解決以上問題，工藝上應(yīng)采用下列措施：

（1）為解決刀具偏斜，宜采用工件旋轉(zhuǎn)的方式及改進(jìn)刀具導(dǎo)向結(jié)構(gòu)。

（2） 為解決散熱和排屑問題，采用壓力輸送切削液以冷卻刀具和排出切屑。同時(shí)改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)，使其既能有一定壓力的切削液和斷屑，又有利于切屑順利排出。

2 深孔加工的編程指令及自動(dòng)編程

1.深孔加工指令格式

大多數(shù)的數(shù)控系統(tǒng)都提供了深孔加工指令，這里以FANUC系統(tǒng)為例來進(jìn)行敘述。FANUC系統(tǒng)提供了G73和G83兩個(gè)指令：G73為高速深孔往復(fù)排屑鉆指令，G83為深孔往復(fù)排屑鉆指令。其指令格式為：

2.深孔加工的動(dòng)作

深孔加工動(dòng)作是通過Z軸方向的間斷進(jìn)給，即采用啄鉆的方式，實(shí)現(xiàn)斷屑與排屑的。雖然G73和G83指令均能實(shí)現(xiàn)深孔加工，而且指令格式也相同，但二者在Z向的進(jìn)給動(dòng)作是有區(qū)別的，圖1和圖2分別是G73和G83指令的動(dòng)作過程。

從圖1和圖2可以看出，執(zhí)行G73指令時(shí)，每次進(jìn)給后令刀具退回一個(gè)d值（用參數(shù)設(shè)定）；而G83指令則每次進(jìn)給后均退回至R點(diǎn)，即從孔內(nèi)完全退出，然后再鉆入孔中。深孔加工與退刀相結(jié)合可以破碎鉆屑，令其小得足以從鉆槽順利排出，并且不會(huì)造成表面的損傷，可避免鉆頭的過早磨損。

G73指令雖然能保證斷屑，但排屑主要是依靠鉆屑在鉆頭螺旋槽中的流動(dòng)來保證的。因此深孔加工，特別是長(zhǎng)徑比較大的深孔，為保證順利打斷并排出切屑，應(yīng)優(yōu)先采用G83指令。

3 對(duì)直徑較小的孔的加工

對(duì)直徑小于20mm且長(zhǎng)徑比達(dá)100：1的深孔，多采用槍鉆加工，它可以一次加工全部孔深，大大簡(jiǎn)化了加工工藝，且加工精度較高。槍鉆的工作部分由高速鋼或硬質(zhì)合金與無縫鋼管壓制成形的鉆桿對(duì)焊而成，工作時(shí)工件旋轉(zhuǎn)，鉆頭進(jìn)給，同時(shí)高壓切削液由鉆桿尾部注入，冷卻切削后沿鉆桿凹槽將切屑沖刷出來。

槍鉆切削部分的主要特點(diǎn)是僅在軸線一側(cè)有切削刃，沒有橫刃。內(nèi)刃切出的孔有錐形凸臺(tái)，有助于鉆頭的定心導(dǎo)向。若合理配置內(nèi)外刃偏角與鉆頭偏距，可使兩刃產(chǎn)生的徑向力相互抵消一部分?？煽刂仆?、內(nèi)刃切削時(shí)產(chǎn)生恰當(dāng)?shù)膹较蚝狭εc孔壁支撐反力平衡，維持槍鉆鉆頭的平穩(wěn)性，并使槍鉆沿軸線方向前進(jìn)，這是槍鉆特有的性能。鉆頭刃磨時(shí)，內(nèi)刃前刀面應(yīng)低于鉆頭軸心的距離。這樣，既可使鉆心切削刃的工作后角大于零，改善加工狀況，同時(shí)又可使，芯柱也附加起定心導(dǎo)向的作用。

4 解決孔加工產(chǎn)生的一般問題

1、常出現(xiàn)的一些問題如下：

（1）鉆孔時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)或者不圓

（2） 鉆出的孔直徑增大

（3）孔位超差或者孔發(fā)生歪斜現(xiàn)象

（4）鉆頭折斷，或者發(fā)生崩刃

（5）孔壁表面粗糙增大

2、解決的方法：

（1）修磨橫刃，減小橫刃長(zhǎng)度，使用新尖點(diǎn)鉆是比較理想的選擇，其無橫刃結(jié)構(gòu)使軸向切削力大幅度降低，左右刃要對(duì)稱，擺差在允許范圍內(nèi)，降低進(jìn)給率，將刃帶上的積屑瘤用油石修整到合格。

（2）改變工藝順序，調(diào)整或者更換軸承，或改進(jìn)夾具與定位裝置。

（3）鉆桿伸出過長(zhǎng)時(shí)必須有導(dǎo)向套，采用合適間隙的導(dǎo)向套，先打中心孔再鉆孔。

（4）加大切削液流量，選擇性能好的切削液。

（5）減小機(jī)床、工件、夾具的彈性變形，改進(jìn)夾緊定位，增加動(dòng)力頭重錘重量示著較加二次進(jìn)給。

（6）增加熱處理工藝，適當(dāng)提高工件硬度。

（7）將鉆頭磨鋒利，校直或更換。及時(shí)發(fā)現(xiàn)崩刃情況，當(dāng)加工較硬的鋼件時(shí)，后角要適當(dāng)減小。

（8）修磨鉆頭頂角，盡可能降低鉆孔軸向力除慣性將要鉆通時(shí)，改為手動(dòng)進(jìn)給，并控制進(jìn)給量。

5 結(jié)束語

目前，孔加工的高速化明顯滯后于其他切削加工。零件的快捷生產(chǎn)是制造業(yè)賴以生存的重要條件，因而孔加工技術(shù)不能成為機(jī)械加工的瓶頸工藝，它必須沿著切削高速化的方向快速跟進(jìn)，盡快步入高速高精度化的加工行列。通過合理地設(shè)置鉆孔加工參數(shù)和適當(dāng)?shù)匦薷暮笾锰幚砦募?，使自?dòng)編程產(chǎn)生的程序能滿足深孔加工的斷屑、保證刀具充分冷卻等實(shí)際情況。

參考文獻(xiàn)

[1]肖詩綱主編《刀具材料及其合理選擇》 機(jī)械工業(yè)出版社

[2]孫家寧主編《金屬切削原理與刀具》