鏜孔是在預(yù)制孔上用切削刀具使之?dāng)U大的一種加工方法,鏜孔工作既可以在鏜床上進(jìn)行,也可以在車床上進(jìn)行。
鏜孔可以分為粗鏜、半精鏜和精鏜。精鏜孔的尺寸精度可達(dá)IT8~I(xiàn)T7,表面粗糙度Ra 值1.6~0.8μm。
那么鏜孔究竟難在哪,今天我們來了解一下。
鏜孔步驟及注意事項
鏜刀安裝
安裝鏜刀工作部是非常重要的,特別是針對采用偏心原理的工作調(diào)整,安裝鏜孔刀后一定要注意觀察鏜刀的主刀刃上平面,是否與鏜刀頭的進(jìn)給方向在同一水平面上?安裝在同一水平面上才能保證幾個切屑刃是在正常的加工切削角度。
鏜刀試鏜孔
鏜刀按工藝制造要求調(diào)整預(yù)留0.3~0.5mm余量,擴鏜、配鏜孔按初孔余量調(diào)整粗鏜余量≤0.5mm,必須保證滿足后續(xù)精鏜加工余量。
鏜刀安裝借出后,需進(jìn)行試鏜驗證鏜刀調(diào)試是否滿足粗鏜要求。
鏜孔要求
鏜削加工前仔細(xì)檢查工裝、工件的定位基準(zhǔn)、各定位元件是否穩(wěn)定可靠
用卡尺檢測待加工初孔的直徑是多少?測算現(xiàn)在還有多少預(yù)留加工余量?
鏜孔加工前檢查設(shè)備(主軸)重復(fù)定位精度、動態(tài)平衡精度是否滿足工藝加工制造要求
臥加鏜孔試鏜過程中須檢查鏜桿重力懸伸動態(tài)跳動值,合理修正切削參數(shù)減少加工離心剪切振動影響
按粗鏜、半精鏜、精鏜步驟合理分配層鏜削余量,粗鏜余量約0.5mm為宜;半精鏜、精鏜余量約0.15mm,避免半精鏜因余量過大產(chǎn)生讓刀現(xiàn)象影響精鏜余量調(diào)整精度
難加工材料、高精度鏜孔(容差≤0.02mm)可增加精細(xì)鏜加工步驟,鏜削余量不小于0.05mm避免加工面彈性讓刀
鏜刀對刀過程中,須注意避免鏜刀工作部(刀片和刀座)與對刀塊發(fā)生沖擊,損壞刀片及刀座導(dǎo)向槽使鏜刀調(diào)整值發(fā)生變化影響孔徑加工精度
鏜削加工過程中注意保持冷卻充分,增加加工部位的潤滑效果以減少切削力
各加工步驟中嚴(yán)格排屑,防止切屑參與二次切削影響孔徑加工精度與表面質(zhì)量
鏜削加工過程中隨時檢查刀具(刀片)磨損程度,及時更換以保證孔徑加工質(zhì)量;精鏜步驟嚴(yán)禁更換刀片防止誤差;每步驟加工后須嚴(yán)格執(zhí)行過程質(zhì)量控制要求,仔細(xì)檢測實際加工孔徑并做好記錄,便于分析、調(diào)整完善鏜孔加工
鏜削加工主要問題
刀具磨損
在鏜削加工中,刀具連續(xù)切削,易出現(xiàn)磨損和破損現(xiàn)象,降低孔加工的尺寸精度,使表面粗糙度值增大;同時,微調(diào)進(jìn)給單元標(biāo)定出現(xiàn)異常,導(dǎo)致調(diào)整誤差使加工孔徑出現(xiàn)偏差甚至引發(fā)產(chǎn)品質(zhì)量故障。
刀片刃口磨損變化
加工誤差
鏜孔加工的加工誤差反映在孔加工后的尺寸、形位及表面質(zhì)量變化上,主要影響因素有:
1、刀桿長徑比過大或懸伸過長;2、刀片材質(zhì)與工件材質(zhì)不匹配;3、鏜削用量不合理;4、余量調(diào)整分配不合理;5、初孔孔位偏移導(dǎo)致余量周期性變化;6、工件材料高剛性或低塑性,刀具或材料呈讓刀趨勢。
表面質(zhì)量
鏜削已加工表面的魚鱗狀或螺紋狀切紋,是比較常見的表面質(zhì)量現(xiàn)象:
主要因刀具的進(jìn)給和轉(zhuǎn)速不匹配造成
主要因鏜削加工的剛性振動及刀具磨損造成
調(diào)整失誤
鏜削加工中由于需要操作人員調(diào)整分配層吃刀量,在調(diào)整分配進(jìn)刀余量過程中因操作不當(dāng)易引發(fā)加工尺寸精度偏差。
測量誤差
鏜削加工中、加工后測量過程的量具使用不當(dāng)、測量方式錯誤,是鏜削加工中常見的質(zhì)量隱患。
1、測量工具失誤;
2、量方法不正確。
典型鏜孔加工質(zhì)量問題分析
內(nèi)孔車削的影響因素及加工優(yōu)化措施
內(nèi)孔車削又叫鏜孔,是用車削的方法擴大工件內(nèi)孔或加工空心工件的內(nèi)表面,可以用大多數(shù)外圓車削的工藝方法來加工。外圓車削時,工件長度及所選的刀桿尺寸不會對刀具懸伸產(chǎn)生影響,因而能夠承受在加工期間產(chǎn)生的切削力。進(jìn)行鏜削和內(nèi)孔車削時,孔深決定了懸伸,因此,零件的孔徑和長度對刀具的選擇有極大的限制,所以必須綜合各影響因素優(yōu)化加工方案。
內(nèi)孔加工的一般規(guī)則
1、使刀具懸伸最小并選擇盡可能大的刀具尺寸,以便獲得最高的加工精度及穩(wěn)定性。
2、由于受加工零件孔徑的空間限制,刀具尺寸的選擇也會受到限制,加工時還須考慮到排屑和徑向移動。
3、為確保內(nèi)孔加工的穩(wěn)定性,在加工時需選擇正確的內(nèi)孔車刀并正確地進(jìn)行應(yīng)用和夾緊來減小刀具變形,將振動最小化以確保內(nèi)孔的加工質(zhì)量。
內(nèi)孔車削中的切削力也是不可忽視的一個重要因素,對于給定的內(nèi)孔車削工況(工件形狀、尺寸、夾緊方式等),切削力的大小和方向是抑制內(nèi)孔車削振動,提高加工質(zhì)量的重要因素,當(dāng)?shù)毒咴谶M(jìn)行切削時,切向切削力和徑向切削力使刀具產(chǎn)生偏斜現(xiàn)象,慢慢使刀具遠(yuǎn)離工件,導(dǎo)致切削力偏斜,切向力將試圖強行壓下刀具,并使刀具遠(yuǎn)離中心線,減小刀具的后角。當(dāng)車削孔直徑較小時,要保持足夠大的后角以避免刀具與孔壁發(fā)生干涉。
在加工期間,徑向和切向切削力導(dǎo)致內(nèi)孔車刀偏斜,通常需要強制進(jìn)行切削刃補償和刀具防振。出現(xiàn)徑向偏差時應(yīng)降低切削深度,減小切屑厚度。
從刀具應(yīng)用的角度出發(fā)
1、刀片槽型的選用
刀片槽型對切削過程有著決定性的影響,內(nèi)孔加工一般選用切削鋒利,刃口強度高的正前角槽型刀片。
2、刀具主偏角的選用
內(nèi)孔車削刀具的主偏角影響徑向力、軸向力以及合成力的方向和大小。較大的主偏角會產(chǎn)生較大的軸向切削力,而較小的主偏角則導(dǎo)致較大的徑向切削力。一般情況下,軸向切削力朝著刀桿方向通常不會對加工有較大的影響,因此,選擇較大的主偏角是有利的。選擇主偏角時,推薦選擇盡可能接近90°的主偏角,并且不要小于75°,否則,會導(dǎo)致徑向切削力急劇增加。
3、刀尖半徑的選用
在內(nèi)孔車削工序中,小刀尖半徑應(yīng)為首選。加大刀尖半徑,將會加大徑向和切向切削力,并且,還會增大振動趨勢的風(fēng)險。另一方面,刀具在徑向上的偏斜會受到切削深度與刀尖半徑之間相對關(guān)系影響。
當(dāng)切削深度小于刀尖半徑時,徑向切削力隨著切削深度的加深而不斷增加。切削深度等于或大于刀尖半徑,徑向偏斜將由主偏角決定。選擇刀尖半徑的經(jīng)驗法則是刀尖半徑應(yīng)稍小于切削深度。這樣,可以使徑向切削力最小。同時,在確保徑向切削刀最小的情況下,使用最大刀尖半徑可獲得更堅固的切削刃、更好的表面紋理以及切削刃上更均勻的壓力分布。
4、刃口處理的選用
刀片的切削刃倒圓(ER)也會影響切削力。一般而言,非涂層刀片的切削刃倒圓比涂層刀片(GC)的倒圓要小,這一點應(yīng)予以考慮,特別是在長刀具懸伸和加工小孔時。刀片的后刀面磨損(VB)將改變刀具相對孔壁的后角,并且,這還可能會成為影響加工過程切削作用的根源。
5、切屑的有效排出
內(nèi)孔車削加工中,排屑對于加工效果和安全性能的影響也非常重要,特別是在加工深孔和盲孔時尤為如此。較短的螺旋屑是內(nèi)孔車削較理想的切屑,該類型切屑比較容易被排出,并且在切屑折斷時不會對切削刃造成大的壓力。
加工時切屑過短,斷屑作用過于強烈,會消耗更高的機床功率,并且會有加大振動的趨勢。而切屑過長會使排屑更困難,離心力將切屑壓向孔壁,殘留的切屑被擠壓到已加工工件表面,就會出現(xiàn)切屑堵塞的風(fēng)險進(jìn)而損壞刀具。因此,進(jìn)行內(nèi)孔車削時,推薦使用帶內(nèi)冷的刀具。這樣,切削液將會有效地把切屑排出孔外。加工通孔時,也可用壓縮空氣代替切削液,通過主軸吹出切屑。另外,選擇合適的刀片槽型和切削參數(shù),也有助于切屑的控制和排出。
6、刀具夾持方式的選用
刀具的夾持穩(wěn)定性和工件的穩(wěn)固性,在內(nèi)孔加工中也非常重要,它決定了加工時振動的量級,并決定這種振動是否會加大。刀桿的夾緊單元滿足所推薦的長度、表面粗糙度和硬度是非常重要的。
刀桿的夾緊是關(guān)鍵的穩(wěn)定因素,在實際加工中,刀桿會出現(xiàn)偏斜,刀桿的偏斜取決于刀桿材料、直徑、懸伸、徑向、切向切削力以及刀桿在機床中的夾緊。
在刀桿夾緊端最輕微的移動都將導(dǎo)致刀具發(fā)生偏斜。高性能刀桿在夾緊時應(yīng)具備高穩(wěn)定性以保障在加工中不會存在任何薄弱環(huán)節(jié),要實現(xiàn)這一點,刀具夾緊的內(nèi)表面必須具有高表面光潔度和足夠的硬度。
對于普通刀桿而言,夾緊系統(tǒng)將刀桿在圓周上完全夾緊的方式可獲得最高的穩(wěn)定性。整體支撐要好于螺釘直接夾緊的刀桿,用螺釘將刀桿夾緊在V型塊上較為適合,但不推薦用螺釘直接夾緊圓柱柄刀桿,因為螺釘直接作用在刀桿上會損壞刀桿。