關于深孔鉆削加工時若干問題的探討

[摘要]提出深孔加工過程中出現的一些技術問題,并對這些問題的解決方案做詳細論述,對深孔鉆削加工技術的完善具有一定的指導意義。

[關鍵詞]深孔鉆 鉆削 鉆削速度 切削液

中圖分類號:TH6文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0910090-01

最近幾年國內深孔鉆發展很快。但由于深孔鉆削還有一些關鍵技術問題尚未解決,使深孔鉆削仍屬于金屬切削加工的“瓶頸”工序。筆者根據實踐經驗,僅就深孔鉆削中的幾個問題提出幾點意見。

一、深孔鉆削中的斷屑問題

對于深孔鉆頭,目前主要的斷屑方法有兩個:(1)合理的設計刀具角度和斷屑槽;(2)合理的選擇鉆削進給量S和鉆削速度V。

合理的刀具角度就是在鉆切削力允許的情況下,應盡可能使切屑塑性變形大,造成硬化,為其折斷提供條件。斷屑槽的作用在于強迫切屑彎曲、折斷。

對于錯齒式硬質合金深孔鉆頭,其常見的典型形狀是:

前角γ:邊刃、中間刃為0～2°,中間刃在靠近內角的中心處磨成負角,一般為-3°～-10°,其作用在于增加中間刃的強度及幫助分屑。

后角:一般為8°～10°,內刀刃處的后角為12°～14°。

對于高速鋼雙刃口無橫刃深孔鉆頭,與錯齒式硬質合金深孔鉆頭不同,其形狀如下:前角γ一般為10°～12°,主后角一般為10°～14°,兩切削刃交錯開有分屑槽。這種鉆頭兩內刀刃必須磨有足夠的后角,否則軸向力特大,甚至無法鉆削。其后角一般為16°～18°, 對于同樣幾何形狀的深孔鉆頭,選用不同鉆削進給量S,其斷屑情況也就不同。當斷屑不良時,一般采用加大鉆削進給量S的辦法,其目的在于使切屑變厚,與斷屑槽相碰時產生較大應力,促使切屑折斷。但這種方法不能過分加大S,以免切削力過大而損壞刀具或“悶車”。對于錯齒式硬質合金深孔鉆頭,若中間刃斷屑不好,可適當減小進給量S(但不可使邊刃、中間刃斷屑變壞),若效果還不好,可使內刀刃處負前角加大,同時刃傾角也加大,反復試驗,直到滿意為止。

如果改變鉆削進給量S的方法仍不能達到斷屑良好的目的,可采用改變斷屑槽尺寸的方法:(1)減小斷屑槽寬度A,增加切削變形應力,以利斷屑;(2)減小斷屑槽圓弧半徑R,也可起到同樣的作用。需特別注意的是,A和R也不易過小,以防止積屑或崩刃。

一般情況下改變鉆削速度V對斷屑影響不大,對于高速鋼刀具,可適當降低速度V,使切屑有時間充分變形,有利于斷屑。

二、深孔鉆削時切削液的選擇

深孔鉆削時,切削液的主要作用是:冷卻刀具、帶走切屑、潤滑刀具等,從而可以提高刀具的使用壽命。使用切削液時應注意以下幾個方面:

1.要有足夠的壓力和流量。只有足夠的壓力和流量才能使切削液進入切削區,完成冷卻、潤滑、運屑等作用。

2.要有足夠大的油箱。在深孔鉆削中,80%以上的切削熱進入切削液,為了不使油溫高于35℃,油箱必須有足夠大的容積,并配有油液冷卻裝置,油箱有效容積一般不能小于1立方米。

3.切削液要嚴格過濾,保證油液清潔。如果切削液不干凈,就會給深孔加工帶來很多問題,嚴重時會使鉆頭崩刃,使切削加工不穩定。對于噴吸鉆,懸浮屑粒的最大線長度不能大于5μm。常見的濾油方法就是將油箱分為多格,由粗至精多次過濾和沉淀,在油泵的入口處還要安裝合適的濾油器并要經常清洗。如果在油箱中安裝磁性濾油器,則更為安全可靠。

三、對深孔鉆削機床的精度要求及縱向剛性的檢查

(一)對深孔鉆削機床的精度要求分為五個方面

第一項為機床主軸、鉆桿夾持座及中心座三者必須嚴格同心,不同軸度應≤0.02mm;

第二項為主軸徑向跳動應≤0.008mm;

第三項為主軸軸向竄動應≤0.008mm;

第四項為床身導軌在水平面上的垂直度≤0.04mm;

第五項為床身導軌在垂直面上的垂直度≤0.04mm。

(二)機床縱向剛性的檢查

在機床主軸1和鉆桿夾持座6之間安裝檢驗棒2、測力計4和加力器5,如圖1所示。

接上進刀絲桿鏈后,通過加力器加軸向力Px,用千分表測得主軸1的位移X及夾持座6的位移Y,必須使Px/(X+Y)≥2000Kg/mm才符合要求。

四、深孔鉆削過程中的振動及消除方法

常用的消除振動的方法有:

1.增強工藝系統的剛性,如提高進刀絲桿、鉆桿、鉆桿夾持座等部件的剛性,提高運動結合面的接觸精度以及調整主軸軸承自身的間隙等措施。

2.提高對中精度。若鉆頭與主軸回轉中心不同心,使刀具工作幾何角度改變,致使切削力發生變化而產生振動,為此,必須精心調整主軸、工件、鉆具三者的相對位置,使其同軸。

1.主軸 2.檢驗棒 3.中心座 4.測力器 5.加力器 6.夾持座

圖1

3.消除主軸徑向跳動和軸向竄動,對于精度不高的主軸部件應進行更換,并選擇精度比較高的主軸軸承。

4.改善刀具角度,以免后刀面與已加工表面摩擦太大。但也不能過分加大后角,以免刀具強度不夠。

5.刃磨刀具,提高刀具鋒利程度。決不能怕麻煩或怕耽誤時間而經常不磨鉆頭。

6.增加切削液的潤滑性,應適當加一些添加劑。

7.改變切削速度V,防止積屑瘤的影響。刀具產生積屑瘤后往往會引起振動,而改變切削速度是防止積屑瘤產生的有效措施。在調速時,應盡量避開易產生積屑瘤的中速。

深孔鉆削在機械加工中占有非常重要的地位,國內現有的進行深孔鉆削的機床主要有深孔麻花鉆、槍鉆、單刃內排屑深孔鉆和多刃錯齒內排屑深孔鉆等,其中多刃錯齒內排屑深孔鉆由于其在排屑性能、加工孔表面質量、鉆頭壽命等方面都優于其他深孔鉆,大大提高了加工效率,所以逐漸成為最廣泛的深孔加工方式。

參考文獻:

[1]王世清,深孔加工技術[M].北京:石油工業出版社,2003.

作者簡介:

趙玉梅(1972-),女,漢族,河北唐山人,本科,助理工程師,主要研究方向:機加工技術。