?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，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。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，導致孔壁不規則的周期性硬擠壓而出現黑色條紋，未被擠壓部位則呈現灰白色條紋。所以使加工后的孔壁全長表面形成明暗相間、有一定寬度的環狀條紋。通過改進設計，采用可轉動導向體后，加工后孔壁環狀條紋消失，呈現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、鏜鉸孔的工藝系統深孔鏜鉸工藝系統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 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，擠壓高溫很高，可使金屬發生相變。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對缸體孔進行加工后，經檢測，工件孔壁表面呈現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******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，若發現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%。