數(shù)控加工中心高效高精度加工孔的方法

數(shù)控加工中心高效高精度加工孔的方法

1孔加工和高效研磨法（1）作為機(jī)械零件的一個(gè)常見特征，孔的不同功能分為定位孔、參考孔、安裝孔和技術(shù)孔。直徑<30mm的孔一般采用加工方法有鉆削、擴(kuò)削、鉸削、鏜削、銑孔等?？讖?gt;30mm的孔,基本已經(jīng)過預(yù)加工或直接鍛造、鑄造出來,采用的工藝方法主要是擴(kuò)孔、粗鏜、精鏜等;(2)鉆孔是孔的一種粗加工方法,鉆削為孔加工中必不可少的粗加工階段,該階段主要考慮的是材料的去除。傳統(tǒng)鉆削刀具采用的是高速鋼鉆頭,由于鉆頭定心差、剛性差,排屑難等原因,加工出來的孔精度一般為IT13~IT11,粗糙度為50~12.5μm,在這一過程中主要考慮地是效率問題;(3)鏜削加工以刀具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng),鏜床多個(gè)部件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng),因此能比較方便實(shí)現(xiàn)孔加工。一般情況下,鏜孔是用鏜刀對(duì)已有孔的直徑進(jìn)行擴(kuò)大并達(dá)到精度、表面粗糙度要求的加工方法。但對(duì)于尺寸和精度要求較高的孔,需要很多大小不同的刀柄和刀具,以軸承孔為例,即使是標(biāo)準(zhǔn)系列的軸承孔,在實(shí)際生產(chǎn)中需要的鏜刀數(shù)量也是非常龐大的,生產(chǎn)中頻繁換刀,使得生產(chǎn)效率很低。2數(shù)控加工中心近年來,數(shù)控機(jī)床的普及,孔加工也廣泛采用數(shù)控加工中心,使得孔加工向高速度、高精度方向發(fā)展,同時(shí)這也是市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要手段。在孔加工中,以下方法能大大提高效率和精度。2.1提高鉆頭的耐久性(1)在孔加工中,尤其在孔的粗加工過程中,目前還是采用鉆削工藝,但鉆頭的材料選擇不同,各企業(yè)的生產(chǎn)效率和加工精度有較大的差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主,它的耐熱性、耐磨性及潤(rùn)滑性與傳統(tǒng)高速鋼鉆頭相比有很大的變化,因被加工材料的不同,切削速度已經(jīng)達(dá)到200~300m/min,這種鉆頭的使用極大地提高了孔粗加工過程的精度;(2)高速切削對(duì)鉆頭的壽命影響很大,例如刃部的磨損、崩刃、鉆頭折斷等,為提高鉆頭的壽命,常常采用如下措施:(1)選擇適合高速切削的切削刃形狀,通常鉆頭的鉆尖角為130~140°,選擇合適的刃口倒棱,可有效地減小切削扭矩;(2)應(yīng)盡量提高高速鉆頭的柄部和切削刃的精度;(3)采用直接向切削刃提供切削液的方式,提高鉆頭冷卻和排屑的效果,從而延長(zhǎng)刀具的壽命。2.2頻繁換刀粗銑孔加工對(duì)于較大直徑的孔采用預(yù)鉆、粗鏜、精鏜的加工方案,因此需要很多尺寸不同的刀柄和刀具,尤其精度較高的孔,更是需要眾多的專用鏜刀。對(duì)于數(shù)控銑床來說,大量的刀具,頻繁換刀使得工人的勞動(dòng)量很大,即使是加工中心,必須是擁有足夠數(shù)量的刀具,但頻繁換刀又使得生產(chǎn)率降低。由于一把銑刀可以加工各種不同直徑的孔,孔的銑削加工很方便,粗銑孔時(shí)先采用鉆削加工以去除大部分的余量(有預(yù)鉆孔時(shí)可省),再利用銑刀進(jìn)行擴(kuò)孔,由于銑刀在切削過程中會(huì)因?yàn)榍邢髁Φ淖饔?存在“讓刀”現(xiàn)象,形成“喇叭”口,所以傳統(tǒng)的銑削方式只能用于孔的粗加工。先進(jìn)的數(shù)控設(shè)備應(yīng)用,孔加工的工藝產(chǎn)生了變化,以銑代鉆、以銑代鉸、以銑代鏜應(yīng)用而生,用銑刀精鏜孔的方法如下:(1)銑削刀切削力的影響用銑刀精鏜孔應(yīng)最大限度地減小刀具的讓刀現(xiàn)象,更好地保證孔上下尺寸的一致性,銑刀應(yīng)采用螺旋式進(jìn)刀方式,此時(shí),刀具的主要切削刃是銑刀的端面切削刃,在切削過程中銑刀的受力方向?yàn)檩S向,切削用主軸轉(zhuǎn)速選擇中、高轉(zhuǎn)速,每層銑削深度很小,銑刀側(cè)切削刃的背吃刀量即為很小的層降,因此銑刀的徑向切削力很小,避免了刀具讓刀現(xiàn)象,提高孔尺寸精度。應(yīng)注意的是螺旋式下刀過程中,孔各點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算起來,很復(fù)雜,采用自動(dòng)編程則簡(jiǎn)單得多,現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的軟件如CAXA、UG、Mastercam都能完成此自動(dòng)編程。(2)孔壁切削用量的確定是滿足剛度要求的基礎(chǔ)孔內(nèi)壁表面粗糙度主要取決于機(jī)床、工藝系統(tǒng)的剛度,數(shù)控加工中心完全可以滿足剛度要求,在這種情況下,合理選擇切削用量就完全滿足孔內(nèi)壁表面粗糙度的要求。(3)銑削的切削用量大,以控制合理由于螺旋式加工必須讓機(jī)床的X、Y、Z三軸聯(lián)動(dòng)方式下才能實(shí)現(xiàn),X、Y、Z三軸的徑向圓跳動(dòng)誤差對(duì)孔的圓度和圓柱度等形狀公差都有影響,而鏜孔加工時(shí)工作臺(tái)不動(dòng),只有鏜刀隨主軸上下運(yùn)動(dòng),孔的圓度和圓柱度等形狀公差僅與機(jī)床主軸的徑向圓跳動(dòng)有關(guān),用銑刀銑孔因原理誤差的影響而達(dá)不到精鏜孔的形狀公差要求,但由于數(shù)控加工中心的應(yīng)用,機(jī)床本身的精度高了,主軸的轉(zhuǎn)速在中高速的狀態(tài)時(shí),合理選擇銑削的切削用量,同樣可以達(dá)到鏜削的加工效果。由于大量減少了刀具的種類和數(shù)量,減少了換刀的時(shí)間,有效地提高生產(chǎn)效率。2.3孔加工和切削對(duì)于尺寸和形狀位置公差要求很高的孔還是要采用鏜削工藝,精鏜孔能夠獲得尺寸公差等級(jí)IT6以上,表面粗糙度值Ra為1μm,甚至更小的高質(zhì)量高精度的孔。為保證孔的表面精度,加工時(shí)應(yīng)采用以下方法:(1)盡可能選擇大的鏜刀直徑和短的刀桿以增大刀具的剛度,選擇錐形刀柄。使用高精度的夾頭和防振刀具以提高刀具的抗振能力。減小鏜刀的刀尖半徑,使用鋒利切削刀片;(2)設(shè)置合理的切削參數(shù),提高或降低進(jìn)給速度,徑向切削深度≤0.1mm/齒;(3)合理選擇切削液的種類和工作壓力,一般選擇乳化液作為切削液,工作壓力可