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    加工中心上鏜孔加工的特點
    發表時間:2017-12-26 09:41:16  |  點擊率:2248

      孔加工應用非常廣泛,孔加工刀具,包括鉆頭、擴孔鉆、鏜刀、鉸刀和內表面拉刀等。和其它機械加工相比,鏜孔加工是屬一種較難的加工。它只靠調節一枚刀片(或刀片座)要加工出像H7、H6這樣的微米級的孔。隨著加工中心的普及,現在的鏜孔加工只需要進行編程、按扭操作等。正因為這樣,就需要有更簡單、更方便、更精密的刀具來保證產品的質量。這里主要從刀具技術的角度來分析加工中心的鏜孔加工。

    重點

    加工中心上鏜孔加工的特點

    刀具轉動



    和車床加工不同,加工中心加工時由于刀具轉動,便不可能在加工中及時掌握刀尖的情況來調節進刀量等。也不可能像數控車床那樣可以只調節數控按扭就可以改變加工直徑。這便成了完全自動化加工的一個很大的障礙。也正因為這樣所以就要求鏜刀必須具有微調機構或自動補償機能,特別是在精鏜時根據公差要求有時必須在微米級調節。另外,加工中心鏜孔時由于切屑的流出方向在不斷地改變,所以刀尖、工件的冷卻以及切屑的排出都要比車床加工時難的多。


    02

    刀具的顫振

    鏜孔加工時最常出現的、也是最令人頭疼問題是顛振。在加工中心上發生顛振的原因主要有以下幾點:


    1) 工具系統的剛性:包括刀柄、鏜桿、以及中間連接部分的剛性。因為是懸臂加工所以特別是小孔、深孔及硬質工件的加工時,工具系統的剛性尤為重要。


    2) 刀具系統的動平衡:相對于刀具系統的轉動軸心,刀具自身如有一不平衡質量,在轉動時因不平衡的離心力的作用而導致顛振的發生。特別是在高速加工時刀具的動平衡性所產生影響很大。


    3) 工件自身或工件的固定剛性:像一些較小、較薄的部件由于其自身的剛性不足,或由于工件形狀等原因無法使用合理的夾具進行充分的固定。


    4) 刀片的刀尖形狀:刀片的前角、刀尖半徑、斷屑槽形狀的不同所產生的切削抗力也不同。


    5) 切削條件:包括切削速度、進給量、進刀量以及給切削油方式及種類等。


    6) 機器的主軸系統:機器主軸自身的剛性、軸承及齒輪的性能以及主軸和刀柄之間的連接剛性


    03刀具的裝夾

    在鏜削孔時,最重要的是在加工中心上正確裝夾刀具。在小孔鏜削中,刀具的中心高是導致刀具失效的重要因素。如果刀具安裝低于中心高,將影響刀具的加工性能。主要表現在:




    1) 切削刃相對于工件的主后角減小,導致刀具的后刀面與工件接觸,使刀片與工件之間發生摩擦,當刀片旋轉時,這種摩擦進一步會使刀尖發生偏離,導致刀具更深地切入工件。切削刃的幾何參數對切削效率的高低和加工質量的好壞有很大影響。增大前角,可減小前刀面擠壓切削層時的塑性變形,減小切屑流經前面的摩擦阻力,從而減小切削力和切削熱。但增大前角,同時會降低切削刃的強度,減小刀頭的散熱體積。


    2) 當刀具后角減小時,刀片相對于工件的前角也增大,從而引起刀具刮削工件,引起刀具振動并損壞刀具。這種情況在鏜削小孔時更為嚴重。


    為此建議刀具安裝應略高于中心高(但應盡可能接近中心高)。這樣可使刀具相對于工件的法向后角增大,切削條件得到改善,如果加工時產生振動,刀尖會向下和向中心偏斜,從而接近理想的中心高。刀具也可輕微地退出,減小削傷工件的可能性。此外,刀具前角也將減小,這樣可穩定工作壓力。如果前角減小到0°,就會產生太大的工作壓力,導致刀具失效。所以在鏜孔時,應選取正前角的鏜刀,在鏜1mm的小孔時,鏜桿的直徑只有0.75mm左右,使刀具承受的切削力減小。


    04

    切屑的排出

    在鏜削孔時,切屑的有效排出至關重要。加工時,由于刀具在孔內,切削液很難到達切削刃,造成切屑排出困難,影響刀具壽命。為解決這一難題,一些刀具制造商開發出一種沿切削刃帶冷卻槽的刀片,使切削液直接流向切削刃,防止切屑堵塞和刀具損壞。


    重點

    “刀具的選擇基準

    根據加工內容的不同鏜刀的選擇基準也不一樣,一般來說,應注意系統本身的剛性、動平衡性、柔性、信賴性、操作方便性及壽命和成本。


    01

    一體式鏜刀

    古老的一體式鏜刀主要用在批量產品的生產線或專用機上,但實際上機器的規格有多種多樣:NT、MT、BT、IV 、CV 、DV等等。即使規格一樣,大小也有不同。 即使規格、大小都一樣,有可能拉釘形狀、螺紋不一樣,或者法蘭面形狀不一樣。這些都使得一體式鏜刀在對應上遇到很大的困難。特別是近些年來,市場結構、市場需要日新月異,產品周期日益縮短,這就要求加工機械以及加工刀具具有更充分的柔性。所以一體式鏜刀大多數已從工廠中消失。


    02

    模塊式鏜刀

    模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎柄、延長器、減徑器、鏜頭、刀片座、等多個部分,然后根據具體的加工內容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等等)進行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數量,降低了成本,也可以迅速對應各種加工要求,并延長刀具整體的壽命,F在市場上存在著各種各樣的模塊式鏜刀系統,它們的連接方式各有區別。諸如:


    1)BIG-KAISER方式:它只要靠一顆錐度為15°的錐形螺絲來連接,固定時也只需要一支六角小扳手,操作非常方便;


    2)側固式:這種連接方式僅僅是達到固定的目的。它的旋緊力的絕大部分都向著徑向。不但連接體的端面不能密接,徑向位置也會發生變化;


    3)旋入式:雖然端面得到連接,但刀尖在圓周上的相位會發生變化;


    4)后部拉緊式:端面的連接和跳動都較好,但操作性很差。


    當然市場上所具有類型遠遠不止以上幾種,用戶可根據需要選擇所需類型的鏜刀。顯而可見,模塊式鏜刀具有一體式鏜刀無法比擬的優勢。當然,這也需要模塊式鏜刀具有高連接精度和高連接剛性,以及高重復精度和高度的信賴性?偠灾,模塊式鏜刀系統具有很大的優勢,但并不是說只要是模塊式就好。必須從連接剛性、精度、操作性、價格等多方面來衡量。


    由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質中工作的零件,其應用的難加工材料越來越多,鏜孔加工的自動化水平和對加工精度的要求越來越高。為了適應這種情況,鏜孔刀具的發展方向將是發展和應用新的刀具材料,以便能更好地解決刀具材料硬度與強度間的矛盾;進一步發展可轉位刀具的結構;提高刀具的制造精度,減小產品質量的差別,并使刀具的使用實現最佳化。


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