在機械零件加工作業(yè)中,孔加工所占比例相當大,與高速銑削相類似的高速装屈、高精度鉆削加工已提上議事日程,高效率孔加工對于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過程政拾。近年來,零部件生產(chǎn)大都采用以CNC機床為中心的生產(chǎn)形態(tài),進行孔加工時,也大都采用加工中心剧灰、CNC電加工機床等先進設備栓栋。無論哪個領域的孔加工,實現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段。

高速孔加工所用加工中心(MC)的條件

實現(xiàn)孔加工高速化的先決條件是必須采用高速加工中心,而機床的高速化必須滿足下列條件匣吊。

1.配備高速回轉主軸

鉆頭和立銑刀一樣帶有中心齒,由于中心齒附近有一種圓周速度,因此,切削速度向高速化發(fā)展時,主軸的轉速也必須實現(xiàn)高速化儒拂。特別是在使用小直徑鉆頭時,主軸的高速化更是不可缺少的。今后,隨著孔加工高速化的進展,預計轉速達30000～100000r/min的主軸需求將不斷增多色鸳。同時,由于達到規(guī)定的高速回轉所需時間很短以及要求Z向(鉆頭切削方向)主軸伸出長度應控制在最小程度之內(nèi),因此,高速主軸的配置是實現(xiàn)高速高精度孔加工不可缺少的條件社痛。

2.可動部分具有動作敏捷的功能

主軸和工作臺等可動部分應盡可能減輕重量,以實現(xiàn)動作快捷化,這也是進行高速孔加工必須具備的條件。1個孔的加工時間只需數(shù)秒鐘,因此,必須縮短孔與孔之間的工具移動時間,這是實現(xiàn)高效率切削的關鍵問題,解決此問題的途徑首先即為可動部件的動作必須靈活快捷命雀。例如,即便達到了高精度的定位精度,但如機床可動部分的動作不夠靈敏快捷,也就不可能滿足當前用戶提出的實現(xiàn)高速孔加工的要求蒜哀。通常是用加速度特性(G值)來判斷機床可動部分的快捷性能,當G=0.8～1.5時,可判斷該機床為具有高度快捷性能的加工中心。

3.工作臺與機床整體面積的比例應較小

作為加工中心的用戶,他們希望工作臺及工作臺以外的部分所占空間應盡可能少一些吏砂。尤其是孔加工這類加工成本較高而附加價值又較低的加工領域,最好使用那種結構緊湊的加工中心撵儿。如日本理化研究所試制的高速CNC銑床,其加工范圍為300mm2,機床本體所占面積950mm2,機床所占面積約為可加工最大工件尺寸的三倍,整個結構相當緊湊。該銑床主軸轉速為45000r/min,可進行高速切削狐血。主軸為XY方向移動式結構(工作臺僅限Z軸移動),其加速度特性值G=1.5,表明該機床具有快捷動作功能淀歇。

4.主軸可直接供給冷卻液

在鉆削過程中,加工L/D(鉆頭直徑與孔深之比)在5以上的孔必須特別注意排屑問題,最好選用帶供油孔的鉆頭,以便進行穩(wěn)定的加工。采用由主軸中心供給冷卻液的方式,對于更換卡具的鎖緊螺栓則更為方便匈织。

5.具有孔加工用CNC工具插補功能

CNC切削的特點在于可以進行控制工具軌跡的合理加工,在對孔進行CNC切削加工時,可采用螺旋切削浪默、等高走刀、對切等工具插補方式,具有這些功能的CNC控制系統(tǒng)均可在孔加工中加以應用圣掷。

跨入高速鉆孔加工新時期

長期以來都是利用鉆頭進行高精度孔薛淆、螺紋孔等通孔及螺栓孔等的加工,最近,這類加工已經(jīng)向高速切削方向迅速發(fā)展。

在孔加工作業(yè)中,目前仍大量使用高速鋼麻花鉆,但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距言雀。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主,如MAZAK公司和森精機制作所在加工鑄鐵時,即采用了陶瓷涂層鉆頭模譬。在加工鋁合金等有色材料時,可采用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭必胜、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結體刀齒的鉆頭刚哼。總之,今后將會不斷開發(fā)出許多新型的高速切削鉆頭誓梦。

在各種涂層鉆頭中,陶瓷涂層硬質(zhì)合金鉆頭特別重視耐磨性丹残、耐熱性及潤滑性,其涂層工藝也采取多層涂覆方式,如利用TiAlN、TiN、TiCN等復合氮化物形成復合涂層結構搬体。鉆頭的切削條件總的趨勢是高速化,隨著被加工材料的不同,切削速度已可分別達到200～300m/min雾诈。

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