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2017年5月19日

?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(yán)重、而本單位產(chǎn)品的深孔工件又比較多、為此、設(shè)計新結(jié)構(gòu)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(diào)質(zhì))鋼、長度為2800mm、孔經(jīng)為Φ60+0. 08 mm、表面粗糙度為Ra0.8μm、直線度為0.12mm的缸體內(nèi)孔精密加工，研制整套自導(dǎo)向鏜鉸刀及其工藝系統(tǒng)，經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，加工效果較好，具體方法如下： 1、自制導(dǎo)向鏜鉸刀自制導(dǎo)向鏜鉸刀，所用刀片材料為YW1,用楔塊壓緊在刀體上;導(dǎo)向體材料為T15（經(jīng)淬硬處理），其外圓比刀片部位略小0.04-0.06mm。刀片和導(dǎo)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(dǎo)向體內(nèi)孔兩端有材料為ZQSn10-1的襯套，襯套內(nèi)孔與刀體為間隙配合。刀體、導(dǎo)向套、單向推力球軸承和鎖緊螺母組裝后，要求導(dǎo)向體及單向推力球軸承轉(zhuǎn)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(yīng)不大于0.01mm，導(dǎo)向體繞刀體轉(zhuǎn)動時的徑向跳動應(yīng)不大于0.02mm。鏜刀刀片的主要參數(shù)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(dǎo)向刃棱寬f2=0. 2~0.25mm，鏜鉸內(nèi)孔時，刀具的斷屑性能至關(guān)重要。如果切屑經(jīng)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(jìn)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(yīng)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(diào)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(dá)到要求。月牙洼槽的主要參數(shù)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(dǎo)向體對刀體可相對轉(zhuǎn)動，因拉刀切削而產(chǎn)生的軸向力由單向推力球軸承承擔(dān)，導(dǎo)向體與被加工孔壁保持滾動摩擦狀態(tài)。過去設(shè)計的鏜鉸刀沒有可轉(zhuǎn)動導(dǎo)向體，而是在刀體外圓表面上布置了四處導(dǎo)向塊，由于導(dǎo)向塊太短，切削時，已加工孔壁處于滑動摩擦狀態(tài)，導(dǎo)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(jìn)設(shè)計，采用可轉(zhuǎn)動導(dǎo)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(shù)為：轉(zhuǎn)數(shù)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(jìn)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(nèi)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(jìn)，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(dǎo)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(jī)，將冷卻油泵入工件內(nèi)孔，然后啟動機(jī)床，鏜桿旋轉(zhuǎn)，開始進(jìn)行切削加工。油泵參數(shù)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(dǎo)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(qiáng)行排除。該工藝系統(tǒng)的工件進(jìn)給方向?yàn)橄蛴乙苿樱瑢倮η邢鞣绞健Ｅc 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(jìn)入被加工孔時，刀片的導(dǎo)向刃可起到導(dǎo)向作用，刀片導(dǎo)向刃和轉(zhuǎn)動體始終支撐在被加工孔的孔壁上，可平衡切削產(chǎn)生的徑向切削分力，引導(dǎo)刀具順利入孔，并可增強(qiáng)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(dǎo)向刃的另一作用是對孔壁起到擠壓作用。在加工中，導(dǎo)向刃在切削力作用下，擠壓被加工孔的孔壁，使其產(chǎn)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(dǎo)向刃與孔壁的強(qiáng)擠壓接觸區(qū)，擠壓高溫很高，可使金屬發(fā)生相變。由于導(dǎo)向刃的作用，導(dǎo)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(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，從而提高了孔壁表層的金屬強(qiáng)度。由此可知。深孔加工的質(zhì)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(dǎo)向刃的表面擠壓及導(dǎo)向體的支承等均有很大關(guān)系。在深孔加工中，由于鏜桿較細(xì)長，其扭轉(zhuǎn)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(dǎo)向鏜鉸刀上右切削刃、導(dǎo)向刃和滾動導(dǎo)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(zhì)量。 3、實(shí)際加工效果采用自導(dǎo)向鏜鉸刀及其工藝系統(tǒng)對缸體孔進(jìn)行加工后，經(jīng)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(dá)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(yàn)合格。進(jìn)一步采用測微法測量孔的直線度：先將工件孔調(diào)平，在孔的端口將指示器從端口探入孔中約300mm，經(jīng)測量若干截面后，取其最大誤差值作為直線度誤差，測量結(jié)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(jīng)研磨無效時，應(yīng)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(yīng)及時退出刀具進(jìn)行清理。此外，斷屑槽的磨制質(zhì)量也直接影響斷屑效果，因此應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計要求磨制斷屑槽。此項成果在企業(yè)所有產(chǎn)品零件深孔加工中廣為應(yīng)用，效果顯著，在提高效率的基礎(chǔ)上，合格率達(dá)99%。