?鏜床深孔加工的技巧 - 加工中心
在鏜床工序中，深孔精密加工一直是孔加工中的難題，加工周期長，鉆頭、絞刀等工具損耗嚴重、而本單位產品的深孔工件又比較多、為此、設計新結構的刀具和工藝系統(tǒng)是改善深孔精密加工效果的有效方法。針對材料為40Cr(調質)鋼、長度為2800mm、孔經為Φ60+0. 08 mm、表面粗糙度為Ra0.8μm、直線度為0.12mm的缸體內孔精密加工，研制整套自導向鏜鉸刀及其工藝系統(tǒng)，經實際生產驗證，加工效果較好，具體方法如下： 1、自制導向鏜鉸刀自制導向鏜鉸刀，所用刀片材料為YW1,用楔塊壓緊在刀體上;導向體材料為T15（經淬硬處理），其外圓比刀片部位略小0.04-0.06mm。刀片和導向套的外圓表面均需研磨，使其表面粗糙度比工件加工后的孔壁粗糙度要求至少高一級以上。導向體內孔兩端有材料為ZQSn10-1的襯套，襯套內孔與刀體為間隙配合。刀體、導向套、單向推力球軸承和鎖緊螺母組裝后，要求導向體及單向推力球軸承轉動靈活，無軸向竄動；將鏜鉸刀頂裝在偏擺儀上，用百分表檢查，其刀片部位和徑向全跳動應不大于0.01mm，導向體繞刀體轉動時的徑向跳動應不大于0.02mm。 鏜刀刀片的主要參數為：刃傾角λ=3°，前角γ=0°~3°，后角α=5°~8°，切削刃棱寬f1=0.05~0.08mm,導向刃棱寬f2=0. 2~0.25mm， 鏜鉸內孔時，刀具的斷屑性能至關重要。如果切屑經常纏繞在鏜桿或刀具上，就可能損壞刀片，損失已加工表面，且易堵塞出油管。因此，進行深孔鏜鉸加工時一定要保證斷屑穩(wěn)定可靠，即加工時切屑應定向流出，先卷曲后折斷。為此需在刀片前處磨出一月牙洼狀的斷屑槽，使切屑卷成小卷，并越卷越大，直至受刀具前面和切屑表面的擠推而彎曲折斷。月牙洼槽可在工具磨床上磨制，然后用20％白泥加80％碳化硅粉用水調成糊狀作為研磨劑，用圓弧半徑為1~1.5mm的鑄鐵研磨輪研磨15~30秒鐘，即可達到要求。月牙洼槽的主要參數為：倒棱寬度f=0.55~0.85mm，槽寬B=1.3~1.5mm。 鏜鉸刀開始加工時，導向體對刀體可相對轉動，因拉刀切削而產生的軸向力由單向推力球軸承承擔，導向體與被加工孔壁保持滾動摩擦狀態(tài)。過去設計的鏜鉸刀沒有可轉動導向體，而是在刀體外圓表面上布置了四處導向塊，由于導向塊太短，切削時，已加工孔壁處于滑動摩擦狀態(tài)，導致孔壁不規(guī)則的周期性硬擠壓而出現(xiàn)黑色條紋，未被擠壓部位則呈現(xiàn)灰白色條紋。所以使加工后的孔壁全長表面形成明暗相間、有一定寬度的環(huán)狀條紋。通過改進設計，采用可轉動導向體后，加工后孔壁環(huán)狀條紋消失，呈現(xiàn)出均勻光滑的黑色表面。 采用該鏜鉸刀加工時，切削參數為：轉數n=100~120r/min,切深t=1.5~2.5mm(單邊)，走刀量S=0.3~0.5mm/min。 2、鏜鉸孔的工藝系統(tǒng)深孔鏜鉸工藝系統(tǒng)可安裝在臥式鏜床或銑鏜床上進行加工。首先將工件上的孔粗鉆至Φ77mm；然后用兩個V形塊裝夾工件， 兩端的固定圈用螺栓與工件外圓緊固，再將端蓋、O形密封圈用內六角螺釘與固定圈緊固，最后從右端將鏜桿連同鏜鉸刀一起送進，鏜桿穿過襯套后，鏜桿端頭插入萬向節(jié)套，用錐銷鎖定，再把定位套連導套一起套上鏜鉸刀，將定位套與右端固定圈連接緊固。安裝完畢后，啟動油泵電機，將冷卻油泵入工件內孔，然后啟動機床，鏜桿旋轉，開始進行切削加工。油泵參數為：壓力8Mpa，流量121/min。冷卻液為硫化油（加入適量氯化石蠟）。冷卻油初起到冷卻刀具的作用外，還可在刀片、導向體與已加工孔壁之間起到潤滑作用，可減小摩擦，并將切屑從左端出油管強行排除。 該工藝系統(tǒng)的工件進給方向為向右移動，屬拉力切削方式。與 推力切削相比，其鏜桿、鏜鉸刀不承受軸向推力，故振動明顯減小， 刀片不易崩刃。刀具進入被加工孔時， 刀片的導向刃可起到導向作用，刀片導向刃和轉動體始終支撐在被加工孔的孔壁上，可平衡切削產生的徑向切削分力，引導刀具順利入孔，并可增強鏜桿的動態(tài) 剛度，確保已加工孔的軸線不偏向，從而提高深孔的直線度。 刀片導向刃的另一作用是對孔壁起到擠壓作用。在加工中，導向刃在切削力作用下，擠壓被加工孔的孔壁，使其產生劇烈的彈塑性變形，從而熨平因切削加工形成的表面刀紋，降低孔的表面粗糙度。此外，在導向刃與孔壁的強擠壓接觸區(qū)，擠壓高溫很高，可使金屬發(fā)生相變。由于導向刃的作用，導致孔壁附件金屬層里的金相纖維拉長，晶格畸變。在充分冷卻潤滑條件下，表層金屬急劇冷卻形成冷作硬化層，并在孔的表層金屬基體內產生殘余應力，從而提高了孔壁表層的金屬強度。由此可知。深孔加工的質量并非只取決于刀具切削刃的加工狀況，而是與刀刃的切削，導向刃的表面擠壓及導向體的支承等均有很大關系。 在深孔加工中，由于鏜桿較細長，其扭轉振動將直接影響加工精度，刀具耐用度和切削效率。如果有效控制鏜桿振動，即可提高深孔加工精度。為此、研制的自導向鏜鉸刀上右切削刃、導向刃和滾動導向體，工件左端又有襯套可支承鏜桿，并采用拉力切削方式，從而有效解決了鏜桿振動問題，提高了深孔加工精度和孔壁表面質量。 3、實際加工效果采用自導向鏜鉸刀及其工藝系統(tǒng)對缸體孔進行加工后，經檢測，工件孔壁表面呈現(xiàn)均勻的黑色光亮表面，表面粗糙度可達Ra0.8μm,孔的尺寸偏差范圍為0.02~0.05mm，孔的直線度用止、通量規(guī)檢驗合格。進一步采用測微法測量孔的直線度：先將工件孔調平，在孔的端口將指示器從端口探入孔中約300mm，經測量若干截面后，取其最大誤差值作為直線度誤差，測量結果小于0.02mm，全長直線度誤差值小于0.08mm。刀具耐用度可加工4個工件。每加工完一件工件后，必須用金剛石、油石精研刀片刃口，若發(fā)現(xiàn)刀片崩刃且經研磨無效時，應及時更換刀片。再加工過程中，若出現(xiàn)斷屑不良或因切屑堵塞造成加工中斷，應及時退出刀具進行清理。此外，斷屑槽的磨制質量也直接影響斷屑效果，因此應嚴格按照設計要求磨制斷屑槽。 此項成果在企業(yè)所有產品零件深孔加工中廣為應用，效果顯著，在提高效率的基礎上，合格率達99%。