高速孔加工工藝
高速孔加工工藝
摘要:高速切削是實(shí)現高效率制造的核心技術(shù),工序的集約化和設備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率,孔是機械加工中常見(jiàn)的加工對象之一,本文主要論述了在高速切削環(huán)境下,內孔的表面技術(shù)要求、加工方式及其加工工藝特點(diǎn)等方面進(jìn)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(guān)鍵詞:高速孔 加工方式
高速切削加工是面向現代加工社會(huì )的一項高新技術(shù),由于其具有速度高、效率高、精度高、表面加工質(zhì)量高、柔性高等特點(diǎn),做為切削加工方法之一,而孔是機械零件上極為常見(jiàn)的特征,在許多類(lèi)零件上都帶有孔。
根據其使用特性及作用不同,加工時(shí)的尺寸精度及表面質(zhì)量要求不一,隨著(zhù)切削速度的不斷提高,孔的加工工藝也發(fā)生著(zhù)重大的變化,大大地促進(jìn)了孔加工刀具技術(shù)的發(fā)展。
1、內孔表面的技術(shù)要求
孔按照與其他零件相對連接的關(guān)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(shù)要求一要保證孔徑和孔長(cháng)的尺寸精度及孔系中孔與孔、孔與相關(guān)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(xiàn)直線(xiàn)度和軸線(xiàn)直線(xiàn)度;三要保證孔與孔間的同軸度、對稱(chēng)度、位置度、徑向圓跳動(dòng),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(xué)性能。
并且,在孔加工中,必須解決冷卻問(wèn)題、排屑問(wèn)題、剛性導向問(wèn)題與速度問(wèn)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(shí)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(jìn)給;另一種是工件旋轉,刀具做軸向進(jìn)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(lái)進(jìn)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(jìn)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(shí),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(dòng)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(dòng)和工件旋轉而麻花鉆不旋轉,僅作軸向進(jìn)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(gè)工步的加工在一次行程中完成,不僅可以提高生產(chǎn)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(guò)程實(shí)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(shù)要求不同,可采用不同的加工方法,這些方法歸納起來(lái)可分為兩類(lèi):一類(lèi)是對實(shí)體工件進(jìn)行孔加工,即從實(shí)體上加工出孔;另一類(lèi)是對已有的孔(如鑄造孔)進(jìn)行半精加工和精加工。
非配合孔一般是采用鉆削加工在實(shí)體上直接把孔鉆出來(lái);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(zhì)量要求,采用鉸削、鏗削、磨削等精加工的方法作進(jìn)一步的加工。
當孔的表面質(zhì)量要求很高時(shí),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(shù)作為一種新興技術(shù),目前,尚沒(méi)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(fā)展來(lái)的,所以高速孔加工工藝路線(xiàn)與傳統的孔加工工藝路線(xiàn)相似(拉削、擠光與手鉸加工不屬于高速切削加工技術(shù)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(yǔ)
總之,在高速切削環(huán)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(shí)應考慮以下幾個(gè)的問(wèn)題:一是工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)是確定工件生產(chǎn)類(lèi)型(單件、批量、大量生產(chǎn))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(zhì)、結構形式、工件的剛性、孔的毛坯狀態(tài)等是考慮加工方法和選用工具夾具的主要內容;四是工廠(chǎng)的設備狀況和工具夾供給能力。
參考文獻
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[2]王啟平主編.機械制造工藝學(xué).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社,1999.9,81一126.
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