孔加工業(yè)的技術(shù)新篇

符照豪

【摘要】 高效率孔加工對(duì)于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過程。無論哪個(gè)領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競(jìng)爭(zhēng)手段。

【關(guān)鍵詞】 孔加工；機(jī)械零件

在機(jī)械零件加工作業(yè)中，孔加工所占比例相當(dāng)大，高效率孔加工對(duì)于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過程。無論哪個(gè)領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要手段。

一、跨入高速鉆孔加工新時(shí)期

在孔加工作業(yè)中，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。鉆頭的切削條件總的趨勢(shì)是高速化，隨著被加工材料的不同，切削速度已可分別達(dá)到200～300m/min。 高速鉆頭切削是一種高速大進(jìn)給量的發(fā)展趨勢(shì)，類似球頭立銑刀切削條件的發(fā)展趨勢(shì)。切削實(shí)踐表明，提高切削速度有利于切屑形態(tài)的合理化和改善加工表面的粗糙度，預(yù)計(jì)今后仍將沿著高速切削的方向發(fā)展；提高進(jìn)給量對(duì)斷屑排屑和延長(zhǎng)刀具壽命非常有利，因此，今后也仍將沿著大進(jìn)給的方向不斷發(fā)展。

二、延長(zhǎng)鉆頭使用壽命的技術(shù)措施

高速切削對(duì)鉆頭壽命的影響因素甚多，諸如由于切削熱較高而引起刃部磨損，切削振動(dòng)將導(dǎo)致崩刃、切屑纏繞，甚至引起鉆頭折斷等。 為了減少上述故障對(duì)鉆頭壽命的影響，可采取如下一些技術(shù)措施：

⑴選用耐磨性優(yōu)異，適宜于高速鉆削的刀具材料，例如涂層硬質(zhì)合金等。

⑵選取適應(yīng)高速切削的切削刃形狀，如確定合適的鉆尖角和刃口倒棱等。通常鉆尖角可選為130°～140°，這種角度可有效減小切削扭矩；另外，可采取十字形修磨等方式，使切削刃與被切削面的接觸面積盡可能減小。同時(shí)，應(yīng)盡量提高柄部和切削刃部分的振擺精度及凸緣部分的高度精度。

⑶選用夾持剛性和振擺精度高的夾具，同時(shí)應(yīng)減輕夾具重量，以利于動(dòng)作快捷化。例如，HSK刀柄的熱裝式結(jié)構(gòu)就是目前比較理想的夾持系統(tǒng)。

⑷高速鉆削時(shí)，為了提高刃口冷卻和排屑效果，可采用直接向切削刃供給冷卻液的供液方式，以獲得穩(wěn)定的切削效果。冷卻液中，除切削液外，還可添加少量植物油和空氣，形成混合的霧狀冷卻劑。

三、CNC孔加工技術(shù)

CNC切削是使切削加工更加合理化的加工方式，進(jìn)行CNC孔加工時(shí)，可采用具有多方向切削功能的立銑刀、螺旋切削插補(bǔ)及等高切入插補(bǔ)等方式，它要求選用盡可能少的刀具來對(duì)少量孔進(jìn)行最為合理的加工。近來，生產(chǎn)中采用高速銑削方式進(jìn)行孔加工即為此類加工的應(yīng)用實(shí)例。高速銑削具有下述特點(diǎn)：

⑴利用球頭立銑刀和螺旋插補(bǔ)的鉆頭，可進(jìn)行鏜削和倒棱加 工；

⑵球頭立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行錐度孔的連續(xù)加工；

⑶加工螺紋用的立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行各種螺紋孔加工；

⑷立銑刀配合等高切入插補(bǔ)，可對(duì)孔進(jìn)行半精加工和精加工。

四、高速高精度孔加工

除采用CNC切削方式對(duì)孔進(jìn)行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對(duì)孔進(jìn)行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對(duì)孔進(jìn)行高速精密加工。目前在鋁合金材料上進(jìn)行φ40mm左右的鏜削加工時(shí)，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN燒結(jié)體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時(shí)，也可采用這樣的切削速度。

為了實(shí)現(xiàn)鏜削加工的高速化和高精度化，必須注意刀齒振動(dòng)對(duì)加工表面粗糙度和工具壽命的影響。為了防止加工精度和工具壽命下降，所選用的加工中心必須配備動(dòng)平衡性能優(yōu)異的主軸，所選鏜削刀具也必須具有很高的動(dòng)平衡特性。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應(yīng)選擇適用于高速切削的幾何形狀、刀具材料及裝卡方式。切削刃端部的R應(yīng)較大，以利于提高加工效率；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下，應(yīng)加大進(jìn)給量。但加大進(jìn)給量應(yīng)適可而止，否則將增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃帶應(yīng)設(shè)置0.1mm以下的負(fù)倒棱，這樣可有效保持刀具壽命的穩(wěn)定。

在鉸削加工方面，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問世，該領(lǐng)域的研究開發(fā)工作似乎處于停滯不前的狀態(tài)。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來進(jìn)行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負(fù)前角，剛性高，斷屑效果好，在高速切削條件下，可進(jìn)行穩(wěn)定的精密孔加工。該鉸刀的特點(diǎn)是，采用較大的負(fù)前角和奇數(shù)刀齒，其高速切削的速度是過去的鉸刀無法達(dá)到的，因此，可以說此種設(shè)計(jì)對(duì)鉸刀的傳統(tǒng)概念進(jìn)行了大膽的突破，是一種高效率的鉸削刀具。

五、微細(xì)孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

其中，微細(xì)孔加工技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用尤其引人注目。微細(xì)孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應(yīng)用，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料，均可用鉆頭進(jìn)行小直徑加工。隨著高速銑削的出現(xiàn)，以銑削刀具為中心的切削加工正在進(jìn)入高速高精度化的加工時(shí)期。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。隨著IT相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來，光學(xué)和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)刺激了微細(xì)形狀及高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展。

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