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三级钻孔加工法,孔深与径比超过100也能做

2019/12/7 16:02:41发布35次查看

正常钻削技术所生产的孔,其孔深极少超过5倍直径,而在深孔钻削中,此比例可高达150﹕1,并且任何孔深大于5倍直径都应称为深孔。
深孔加工常见加工方式
bta系统中,钻头与钻杆为中空圆柱体,提高了刀具刚性和快速拆装问题。其工作原理如视频所示,切削液经加压从入口进入授油器后通过钻杆与孔壁形成的密封环状空间,流向切削部分进行冷却润滑,并将切屑压入钻头上的出屑口,经钻杆内腔从出口排出。bta 系统主要适用于直径φ>12mm 的深孔加工。
▲bta系统原理
枪钻的钻柄是空的,由内外部供应的切削液流经钻头内输送管,并强行流经切削头内的孔。钻柄外侧有一个沿着长度方向的v形槽,切削液携带切屑通过此v形槽,并经过钻头外侧,最终切屑从孔中排出。枪钻可应用于普通加工中心,但是需要高压力的切削液。
▲枪钻系统示意图
深孔加工任务实例
某壳体零件(见图)有两个直径4mm、1个直径5mm且深度都超过700mm的深孔。普通设备无法加工,必需使用专用的深孔加工设备——数控深孔钻床。数控深孔钻机床是专门用于深孔加工的数控设备,加工的孔径小、深度大,孔径与孔深比达到1﹕100,一般的数控设备无法完成。
▲深孔零件
数控深孔钻工作原理是采用不对称切削加工,不需用传统的中心钻来完成定位要求。
▲数控深孔钻
深孔加工方案改进过程
经过反复试验,1个深孔加工动作宜采用“三级加工法”:定位钻削、导向钻削及正常钻削,称为“三级钻孔技术”。
三级钻孔需要根据不同的钻孔深度采用不同的切削速度目前机床自带的数控钻孔指令只能完成1个钻孔深度和1个切削速度,如何使用常用的钻孔指令来实现三级钻孔可分两种方法:①手动干预:根据不同的钻孔深度,人为的手动来进行调节切削速度。②重复进给:对同一个孔分别进行编制3个钻孔程序,指令不同的钻孔深度和切削速度,进行重复操作。
深孔加工改进方法
对于上述两种方法的弊端,开发一个三级阶梯钻削指令方案。分别赋予三级深度与三种不同速度,通过参数化、智能化及人性化设计,省去手动干预的繁琐与重复进给所浪费的时间。
1)格式。g65 p9003 u-10 v-30 z-375 b5 c10 f40 r3 t0(或t1)
x___y___
……
g67
m30
2)参数。第一钻孔深度u,第二钻孔深度v,最终钻孔深度z,一级钻孔速度b,二级钻孔速度c,最终钻孔速度f,钻孔初始点r,t0钻不通孔,t1钻通孔。
3)使用说明。
①程序必须指令z(最终钻孔深度)、f(最终钻孔速度)、r(钻孔初始点)、t0(钻不通孔)或t1(钻通孔),否则出现报警(9001)。
②钻孔初始点<第一钻孔深度<第二钻孔深度<最终钻孔深度,即r>u>v>z,否则出现提示报警。
③一级钻孔速度<二级钻孔速度<最终钻孔速度,否则出现提示报警。
④如不适用第一钻孔深度与第二钻孔深度v时,可直接使用最终钻孔深度z来完成钻孔。
⑤当指令第一钻孔深度u时,必须指令一级钻孔速度b。
⑥当指令第二钻孔深度时,必须指令二级钻孔速度c。
⑦当只使用两级深度钻孔时,只能使用深度u、z。
附:深孔加工常见问题解决措施
由以上案例可见,在深孔加工过程中,被加工件尺寸精度、表面质量以及刀具的寿命等问题都亟待解决的,下面总结了深孔加工中常见的10种问题及解决措施。
01 孔径增大,误差大
1)产生原因。铰刀外径尺寸设计值偏大或铰切削刃口有毛刺;切削速度过高;进给量不当或加工余量过大;铰刀主偏角过大;铰刀弯曲;铰切削刃口上粘附着切屑瘤;刃磨时铰切削刃口摆差超差;切削液选择不合适;安装铰刀时锥柄表面油污未擦干净或锥面有磕碰伤;锥柄的扁尾偏位装入机床主轴后锥柄圆锥干涉;主轴弯曲或主轴轴承过松或损坏;铰刀浮动不灵活;与工件不同轴以及手铰孔时两手用力不均匀,使铰刀左右晃动。
2)解决措施。根据具体情况适当减小铰刀外径;降低切削速度;适当调整进给量或减少加工余量;适当减小主偏角;校直或报废弯曲的不能用的铰刀;用油石仔细修整到合格;控制摆差在允许的范围内;选择冷却性能较好的切削液;安装铰刀前必须将铰刀锥柄及机床主轴锥孔内部油污擦净,锥面有磕碰处用油石修光;修磨铰刀扁尾;调整或更换主轴轴承;重新调整浮动卡头,并调整同轴度;注意正确操作。
02 孔径缩小
1)产生原因。铰刀外径尺寸设计值偏小;切削速度过低;进给量过大;铰刀主偏角过小;切削液选择不合适;刃磨时铰刀磨损部分未磨掉,弹性恢复使孔径缩小;铰钢件时,余量太大或铰刀不锋利,易产生弹性恢复,使孔径缩小以及内孔不圆,孔径不合格。
2)解决措施。更换铰刀外径尺寸;适当提高切削速度;适当降低进给量;适当增大主偏角;选择润滑性能好的油性切削液;定期互换铰刀,正确刃磨铰刀切削部分;设计铰刀尺寸时,应考虑上述因素,或根据实际情况取值;作试验性切削,取合适余量,将铰刀磨锋利。
03 铰出的内孔不圆
1)产生原因。铰刀过长,刚性不足,铰削时产生振动;铰刀主偏角过小;铰切削刃带窄;铰孔余量偏;内孔表面有缺口、交叉孔;孔表面有砂眼、气孔;主轴轴承松动,无导向套,或铰刀与导向套配合间隙过大以及由于薄壁工件装夹过紧,卸下后工件变形。
2)解决措施。刚性不足的铰刀可采用不等分齿距的铰刀,铰刀的安装应采用刚性联接,增大主偏角;选用合格铰刀,控制预加工工序的孔位置公差;采用不等齿距铰刀,采用较长、较精密的导向套;选用合格毛坯;采用等齿距铰刀铰削较精密的孔时,应对机床主轴间隙进行调整,导向套的配合间隙应要求较高或采用恰当的夹紧方法,减小夹紧力。
04 孔的内表面有明显的棱面
1)产生原因。铰孔余量过大;铰刀切削部分后角过大;铰切削刃带过宽;工件表面有气孔、砂眼以及主轴摆差过大。
2)解决措施。减小铰孔余量;减小切削部分后角;修磨刃带宽度;选择合格毛坯;调整机床主轴。
05 内孔表面粗糙度值高
1)产生原因。切削速度过高;切削液选择不合适;铰刀主偏角过大,铰切削刃口不在同一圆周上;铰孔余量太大;铰孔余量不均匀或太小,局部表面未铰到;铰刀切削部分摆差超差、刃口不锋利,表面粗糙;铰切削刃带过宽;铰孔时排屑不畅;铰刀过度磨损;铰刀碰伤,刃口留有毛刺或崩刃;刃口有积屑瘤;由于材料关系,不适用于零度前角或负前角铰刀。
2)解决措施。降低切削速度;根据加工材料选择切削液;适当减小主偏角,正确刃磨铰切削刃口;适当减小铰孔余量;提高铰孔前底孔位置精度与质量或增加铰孔余量;选用合格铰刀;修磨刃带宽度;根据具体情况减少铰刀齿数,加大容屑槽空间或采用带刃倾角的铰刀,使排屑顺利;定期更换铰刀,刃磨时把磨削区磨去;铰刀在刃磨、使用及运输过程中,应采取保护措施,避免碰伤;对已碰伤的铰刀,应用特细的油石将碰伤的铰刀修好,或更换铰刀;用油石修整到合格,采用前角5°-10°的铰刀。
06 铰刀的使用寿命低
1)产生原因。铰刀材料不合适;铰刀在刃磨时烧伤;切削液选择不合适,切削液未能顺利地流动,切削处以及铰切削刃磨后表面粗糙度值太高。
2)解决措施。根据加工材料选择铰刀材料,可采用硬质合金铰刀或涂层铰刀;严格控制刃磨切削用量,避免烧伤;经常根据加工材料正确选择切削液;经常清除切屑槽内的切屑,用足够压力的切削液,经过精磨或研磨达到要求。
07 铰出的孔位置精度超差
1)产生原因。导向套磨损;导向套底端距工件太远;导向套长度短、精度差以及主轴轴承松动。
2)解决措施。定期更换导向套;加长导向套,提高导向套与铰刀间隙的配合精度;及时维修机床、调整主轴轴承间隙。
08 铰刀刀齿崩刃
1)产生原因。铰孔余量过大;工件材料硬度过高;切削刃摆差过大,切削负荷不均匀;铰刀主偏角太小,使切削宽度增大;铰深孔或盲孔时,切屑太多,又未及时清除以及刃磨时刀齿已磨裂。
2)解决措施。修改预加工的孔径尺寸;降低材料硬度或改用负前角铰刀或硬质合金铰刀;控制摆差在合格范围内;加大主偏角;注意及时清除切屑或采用带刃倾角铰刀;注意刃磨质量。
09 铰刀柄部折断
1)产生原因。铰孔余量过大;铰锥孔时,粗精铰削余量分配及切削用量选择不合适;铰刀刀齿容屑空间小,切屑堵塞。
2)解决措施。修改预加工的孔径尺寸;修改余量分配,合理选择切削用量;减少铰刀齿数,加大容屑空间或将刀齿间隙磨去一齿。
10 铰孔后孔的中心线不直
1)产生原因。铰孔前的钻孔偏斜,特别是孔径较小时,由于铰刀刚性较差,不能纠正原有的弯曲度;铰刀主偏角过大;导向不良,使铰刀在铰削中易偏离方向;切削部分倒锥过大;铰刀在断续孔中部间隙处位移;手铰孔时,在一个方向上用力过大,迫使铰刀向一端偏斜,破坏了铰孔的垂直度。
2)解决措施。增加扩孔或镗孔工序校正孔;减小主偏角;调整合适的铰刀;调换有导向部分或加长切削部分的铰刀;注意正确操作。

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