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高速孔加工工藝
高速孔加工工藝
摘要:高速切削是實現高效率制造的核心技術,工序的集約化和設備的通用化使之具有很高的生產效率,孔是機械加工中常見的加工對象之一,本文主要論述了在高速切削環境下,內孔的表面技術要求、加工方式及其加工工藝特點等方面進行了剖析,為孔的典型高速加工工藝方案及其選擇原則提供了理論依據。
關鍵詞:高速孔 加工方式
高速切削加工是面向現代加工社會的一項高新技術,由于其具有速度高、效率高、精度高、表面加工質量高、柔性高等特點,做為切削加工方法之一,而孔是機械零件上極為常見的特征,在許多類零件上都帶有孔。
根據其使用特性及作用不同,加工時的尺寸精度及表面質量要求不一,隨著切削速度的不斷提高,孔的加工工藝也發生著重大的變化,大大地促進了孔加工刀具技術的發展。
1、內孔表面的技術要求
孔按照與其他零件相對連接的關系的不同,可分為配合孔與非配合孔;按其幾何特征的不同,可分為通孔、盲孔、錐孔、階梯孔等;按孔徑大小可分為大直徑孔和小直徑孔;按其幾何形狀不同,可分為圓孔、非圓孔等;按其加工的難易程度的不同,可分為淺孔和深孔。
內孔表面的技術要求一要保證孔徑和孔長的尺寸精度及孔系中孔與孔、孔與相關表面間的尺寸精度;二要保證內孔表面的圓度、圓柱度及素線直線度和軸線直線度;三要保證孔與孔間的同軸度、對稱度、位置度、徑向圓跳動,孔與孔間的垂直度、平行度、傾斜度;四要保證內孔表面的粗糙度及表層物理力學性能。
并且,在孔加工中,必須解決冷卻問題、排屑問題、剛性導向問題與速度問題。
2、孔的主要加工方式及加工刀具
根據所采用的刀具不同,孔加工方法有鉆孔、擴孔、惚孔、鉸孔、鏗孔、磨孔等常用的方法,特種加工孔的方法有電火花穿孔、超聲波穿孔和激光打孔等。
2.1 鉆削加工
在實體材料上一次鉆成孔的工序為鉆削。
鉆孔方式有兩種:一種是刀具旋轉,工件或刀具做軸向進給;另一種是工件旋轉,刀具做軸向進給。
前者是孔加工的最常用方法。
鉆削是加工工藝中用的最廣泛的方法,其加工的孔精度和表面粗糙度都較低,主要原因是孔加工要求刀具具有較大的容屑排屑槽,刀具剛性與強度受到很大的削弱。
鉆削的加工精度一般只能達到ITll,表面粗糙度值最小為Ra為12.5～6.3um。
在鉆削后常常采用擴孔和鉸孔來進行半精加工和精加工。
2.2 擴、鑲削加工
對己有的孔眼(鑄孔、鍛孔、預鉆孔)進行擴大,以提高其精度和降低表面粗糙度參數值的工序為擴削。
擴孔時,切削厚度較小,排屑容易,加之擴孔鉆剛性較好,刀齒較多,因而擴孔精度和表面粗糙度均比鉆孔好,一般尺寸精度可達IT11～IT10級,表面粗糙度Ra為10～2.5um。
擴孔一般用于直徑為100mm以下的孔加工,擴孔通常作為孔加工的中間工序,對于精度要求不高的孔也可以作為其終結工序,其成形運動與鉆孔相似。
惚孔是在鉆孔孔口表面上加工出倒棱、平面或沉孔的工序,惚孔屬于擴削范圍,所用刀具為特殊的擴孔鉆。
常用加工方法有工件靜止而麻花鉆動和工件旋轉而麻花鉆不旋轉,僅作軸向進給兩種。
擴孔刀具有擴孔鉆或較大的麻花鉆。
擴孔鉆常和鉆頭、鉸刀或惚鉆作成一體,組成鉆一擴一惚或鉆一鉸復合刀具。
這樣可以使幾個工步的加工在一次行程中完成,不僅可以提高生產率還可以保證各種加工表面的同軸度。
2.3 鉸削加工
鉸削是利用鉸刀從孔壁上切除微量金屬,以提高孔的尺寸精度和減小表面粗糙度,是一種常用的半精和精加工的工序。
鉸刀比擴孔鉆齒數多、導向性好、剛性好、加工余量小,加工后精度可達IT8~IT6,表面粗糙度可達Ra1.6～0.4um。
由于鉸刀切削刃有刃口鈍圓半徑,又具有修光刃,而且后刀面還有0.05～0.3mm的刃帶,所以擠壓作用大,因此鉸削過程實際上有切削與擠刮兩種的作用。
鉸削的工藝方法中常用推鉸和拉鉸兩種。
推鉸一般用于加工淺孔,拉鉸一般用于加工深孔。
鉸刀是定尺寸刀具,一種規格的鉸刀只能加工一種尺寸和精度的孔,其適應性不如鏗刀,鉸孔不宜鉸削非標準孔、臺階孔和盲孔。
3、孔的典型加工工藝
在機械加工中,根據孔的結構和技術要求不同,可采用不同的加工方法,這些方法歸納起來可分為兩類:一類是對實體工件進行孔加工,即從實體上加工出孔;另一類是對已有的孔(如鑄造孔)進行半精加工和精加工。
非配合孔一般是采用鉆削加工在實體上直接把孔鉆出來;對于配合孔則需要在鉆孔的基礎上,根據被加工孔的精度和表面質量要求,采用鉸削、鏗削、磨削等精加工的方法作進一步的加工。
當孔的表面質量要求很高時,還需要采用鏗削、研磨、琦磨、擠壓、滾壓等表面光整加工方法;對非圓孔的加工則需要采用插削、拉削以及特種加工等方法。
按照孔的加工精度和表面粗糙度的要求,高速切削加工技術作為一種新興技術,目前,尚沒有形成系統的孔加工工藝方案,由于高速孔加工是在傳統孔加工得基礎上發展來的,所以高速孔加工工藝路線與傳統的孔加工工藝路線相似(拉削、擠光與手鉸加工不屬于高速切削加工技術范圍),同樣的加工方法,高速切削加工的加工精度與公差等級比傳統的加工都有所提高,因此高速孔加工工藝達到同樣的加工精度,所需工序較少。
4、結語
總之,在高速切削環境中,針對不同零件上孔的加工,要根據具體情況不同,同一工件可采用不同的加工方法。
制定加工方案時應考慮以下幾個的問題:一是工件的年生產綱領是確定工件生產類型(單件、批量、大量生產)及其工藝方案的首要條件;二是工件的加工內容和精度要求是作為對孔、孔系安排預加工或終加工的依據;三是工件的材質、結構形式、工件的剛性、孔的毛坯狀態等是考慮加工方法和選用工具夾具的主要內容;四是工廠的設備狀況和工具夾供給能力。
參考文獻
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