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常見的深孔加工鉆頭及適用范圍,問住你了么?

來源:本站   發(fā)布時間:2023-04-27nbsp;  點(diǎn)擊量:299

深孔加工是機(jī)械加工中的難點(diǎn),也是當(dāng)今加工的熱點(diǎn)。目前隨著復(fù)雜的深孔加工要求變得越來多,既要高精度又要高效率,那么熟練掌握各種深孔鉆的加工性能和適用范圍就顯得至關(guān)重要。本文主要介紹各種深孔鉆鉆頭特點(diǎn)、適用范圍以及深孔加工注意事項(xiàng)。

什么是深孔 ?

在機(jī)械制造加工中,一般將孔深超過孔徑10倍的圓柱孔稱為深孔。深孔按孔深(L)與孔徑(D)之比(L/D)的大小來區(qū)分,通??煞譃橐话闵羁住⒅械壬羁准疤厥馍羁兹N。(Ps:L/D的比值越大加工起來就越困難。)

深孔按L/D比值分類:(1)L/D=10~20,屬于一般深孔。常在鉆床或車床上用長麻花鉆加工。

(2)L/D=20~30,屬于中等深孔。常在車床上加工。

(3)L/D=30~100,屬于特殊深孔。必須使用深孔鉆在深孔鉆床或?qū)S迷O(shè)備上加工。

深孔加工的特點(diǎn)

1.刀桿受孔徑的限制,直徑小、長度大,造成剛性差、強(qiáng)度低,切削時易產(chǎn)生振動、波紋和錐度而影響深孔的直線度和表面粗糙度。

2.在鉆孔和擴(kuò)孔時,冷卻潤滑液在沒有采用特殊裝置的情況下,難于輸入到切削區(qū),使刀具耐用度降低,而且排屑也困難。

3.在深孔的加工過程中,不能直接觀察刀具切削情況,只能憑工作經(jīng)驗(yàn)聽切削時的聲音、看切屑、手摸振動與工件溫度以及觀儀表(油壓表和電表),來判斷切削過程是否正常。

4.切屑排除困難,必須采用可靠的手段進(jìn)行斷屑及控制切屑的長短與形狀,以利于順利排除,防止切屑堵塞。

5.為了保證深孔在加工過程中順利進(jìn)行和達(dá)到應(yīng)要求的加工質(zhì)量,應(yīng)增加刀具內(nèi)(或外)排屑裝置、刀具引導(dǎo)和支承裝置和高壓冷卻潤滑裝置。

6.刀具散熱條件差,切削溫度升高,使刀具的耐用度降低。

深孔鉆鉆頭的類型和結(jié)構(gòu)

深孔鉆按排屑方式分為外排屑和內(nèi)排屑兩種。外排屑有槍鉆、整體合金深孔鉆(可分為有冷卻孔和無冷卻孔兩種);內(nèi)排屑又分為BTA 深孔鉆、噴吸鉆和DF系統(tǒng)深孔鉆三種。深孔鉆的類型和使用范圍如下表所示。

深孔鉆各種鉆頭的特點(diǎn)和加工范圍

1.槍鉆

槍鉆因最初主要用于軍事工業(yè)中槍管、炮管的加工,因而得名。槍鉆是一種有效的深孔加工刀具,其加工范圍很廣,從模具鋼材、玻璃纖維、特氟龍等塑料到高強(qiáng)度合金(如P20和鉻鎳鐵合金)的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求較嚴(yán)的深孔加工中,槍鉆可保證孔的尺寸精度、位置精度和直線度。

槍鉆系統(tǒng)的工作原理:切削液通過尾架上的輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部,到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤滑,并將切屑從鉆頭外部V型槽中排出,該系統(tǒng)主要用于小直徑(孔徑小于20mm)的深孔加工。

槍鉆應(yīng)用范圍:槍鉆(外排屑深孔鉆)主要用于加工孔φ2~20mm、長徑比L/D>100、精度IT8~I(xiàn)T10,表面粗糙度值Ra=12.5~3.2μm的深孔,生產(chǎn)效率低于內(nèi)排屑深孔鉆。2.BTA 內(nèi)排屑深孔鉆

由于槍鉆鉆桿為非對稱形,故抗扭剛性差,只能傳遞有限的扭矩,因此槍鉆只適用于加工小直徑孔的零件。為適應(yīng)更復(fù)雜的大直徑深孔的加工要求,于是應(yīng)運(yùn)而生地產(chǎn)生了內(nèi)排屑深孔鉆技術(shù)。內(nèi)排屑由于切屑是從鉆管內(nèi)排出,不與已加工表面刮擦接觸,表面加工質(zhì)量比槍鉆加工較高,加工孔徑范圍也更大。

BTA 系統(tǒng)中鉆頭與鉆桿為中空圓柱體,其工作原理如下圖所示,切削液經(jīng)加壓從入口進(jìn)入授油器后通過鉆桿與孔壁形成的密封環(huán)狀空間,流向切削部分進(jìn)行冷卻潤滑,并將切屑壓入鉆頭上的出屑口,經(jīng)鉆桿內(nèi)腔從出口排出。

內(nèi)排屑深孔鉆適于加工直徑20mm以上、長徑比不大于100的深孔,加工精度為IT7~I(xiàn)T10級,加工表面的表面粗糙度Ra3.2~1.6μm,生產(chǎn)效率是外排屑的3倍以上。

BTA內(nèi)排屑深孔鉆的主要缺點(diǎn):必須使用專用的機(jī)床設(shè)備,機(jī)床還須設(shè)置一個油液切屑分離裝置,通過重力沉淀或電磁分離手段,使切削液分離并循環(huán)利用。另外在切削過程中,工件與授油器之間形成一個高壓區(qū),所以在鉆削之前必須在工件與授油器間形成可靠的密封。

3.噴吸鉆

內(nèi)排屑深孔鉆系統(tǒng)存在著環(huán)形油液通道損失大的缺點(diǎn),加工時需采用較高的壓力和流速,為此市場上又研制出來一種生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量更好的鉆削技術(shù)——噴吸鉆。噴吸鉆利用流體力學(xué)的噴吸效應(yīng)原理發(fā)明的雙管內(nèi)排屑深孔鉆削方法,其采用兩根同心的鉆桿,通過連接器將刀具連接到機(jī)床上,其噴吸鉆系統(tǒng)采用雙層管刀桿,切削液經(jīng)加壓后從入口進(jìn)入,其中2/3的切削液進(jìn)入內(nèi)、外鉆桿間的環(huán)形空間,流向切削部分進(jìn)行冷卻和潤滑,并將切屑推入鉆桿內(nèi)腔。

其余 1/3 的切削液,從內(nèi)鉆桿上月牙狀噴嘴高速噴入內(nèi)鉆桿,在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個低壓區(qū),對攜帶切屑的切削液產(chǎn)生抽吸作用,在噴、吸雙重作用下,促使切屑快速從出口排出。噴吸鉆的供油情況是通過旋轉(zhuǎn)連接器,導(dǎo)向座主要是支撐作用,可以不需要緊貼工件。這樣對五軸加工有極大的好處。因?yàn)槲覀円话阍谖遢S加工上都會碰到非平面,導(dǎo)向座沒法緊貼工件。加上噴吸鉆在加工時會產(chǎn)生真空效果,能達(dá)到排屑,在使用上更加靈活。

噴吸鉆主要適用于加工長徑比不超過100、直徑范圍在18~65mm的孔,精度在IT9~I(xiàn)T11級。

4.DF系統(tǒng)深孔鉆

DF系統(tǒng)深孔鉆又稱單管噴射鉆,DF為英文Double Feeder的縮寫,原意是雙進(jìn)油裝置。DF系統(tǒng)深孔鉆是20世紀(jì)70年代中期由日本冶金股份有限公司首先研制而成的一種孔加工刀具。它是在普通噴射鉆的基礎(chǔ)上發(fā)展而成,將普通BTA內(nèi)排屑深孔鉆推出切屑與噴射鉆吸出切屑的方法相結(jié)合的一種加工系統(tǒng)。因其一個鉆桿由切削液支托,振動減少,排屑空間較大,加工效率高、精度好,可用于高精度深孔加工;生產(chǎn)效率是槍鉆的3~6倍,比BTA內(nèi)排屑鉆高3倍,但是使用成本較高。

由以上的各種鉆頭需要的相關(guān)配置可以看出,無論哪一種排屑方式均由工件、刀具、專用輔具、機(jī)床和控制系統(tǒng)等要素組成。其中,專用輔具取決于所采取的切削液供給方式、排屑方式和工件與刀具之間的相對運(yùn)動方式??梢姡羁准庸ば枰獙S迷O(shè)備和專用輔具,因此其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴。

深孔加工時的注意事項(xiàng)

1.深孔加工操作要點(diǎn)

主軸和刀具導(dǎo)向套、刀桿支撐套、工件支承套等中心線的同軸度應(yīng)符合要求;切削液系統(tǒng)應(yīng)暢通正常;工件的加工端面上不應(yīng)有中心孔,并避免在斜面上鉆孔;切屑形狀應(yīng)保持正常,避免生成直帶狀切屑;采用較高速度加工通孔,當(dāng)鉆頭即將鉆透時,應(yīng)降速或停機(jī)以防損壞鉆頭。

2.深孔加工切削液注意要點(diǎn)

深孔加工過程中會產(chǎn)生大量的切削熱,并不易擴(kuò)散,需要供給充足的切削液潤滑冷卻刀具。一般選用1∶100的乳化液或極壓乳化液;需要較高加工精度和表面質(zhì)量或加工韌性材料時,選用極壓乳化液或高濃度極壓乳化液,切削油的運(yùn)動黏度通常選用(40℃)10~ 20cm2/s,切削液流速為15~18m/s;加工直徑較小時選用黏度低的切削油;要求精度高的深孔加工,可選用切削油配比為40%極壓硫化油+40% 煤油+20%氯化石蠟。切削液的壓力和流量與孔徑及加工方式有著密切的關(guān)系,具體參考如下表所示。

3.使用深孔鉆注意事項(xiàng)

1)工件端面與工件軸心線垂直,以保證端面密封可靠。

2)正式加工前在工件孔位上預(yù)鉆一個淺孔,引鉆時可起導(dǎo)向定心作用。

3)為保證刀具使用壽命,最好采用自動走刀。

4)進(jìn)液器、活動中心支承中的各導(dǎo)向元件如有磨損,應(yīng)及時更換,以免影響鉆孔精度。


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