鏜孔加工(Boring)是指將工件上原有的孔進(jìn)行擴(kuò)大或精化钉蒲。它的特征是修正孔的偏心浓利、獲得精確的孔的位置,取得高精度的圓度够挂、圓柱度和表面光潔度旁仿。所以,鏜孔加工作為一種高精度加工方法往往被使用在最后工序上孽糖。例如枯冈,各種機(jī)器的軸承孔以及各種發(fā)動(dòng)機(jī)的箱體、箱蓋的加工等办悟。
與其它機(jī)械加工相比尘奏,鏜孔加工屬于一種較難的加工。它只靠調(diào)節(jié)一枚刀片(或刀片座)要加工出H7鸦呆、H6這樣的微米級(jí)的孔瓣挂。以前,人們?cè)鴮氖逻@種加工的人稱為“鏜孔師”畔香,以表示對(duì)這種有特別技能的人的尊敬类埋。但是,隨著加工中心(Machining center)的普及,現(xiàn)在的鏜孔加工只需要進(jìn)行編程鼓辈、按扭操作等雳址。正因?yàn)檫@樣,就需要有更簡(jiǎn)單华雷、更方便敌痘、更精密的刀具來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
這里主要從工具技術(shù)的角度來(lái)分析加工中心的鏜孔加工持蓄。
1. 加工中心鏜孔加工的特點(diǎn)
1.1工具轉(zhuǎn)動(dòng)
與車床加工不同钢婆,加工中心加工時(shí)由于工具轉(zhuǎn)動(dòng),便不可能在加工中及時(shí)掌握刀尖的情況來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)刀量等臂外。也不可能像數(shù)控車床那樣可以只調(diào)節(jié)數(shù)控按扭就可以改變加工直徑窟扑。這便成了完全自動(dòng)化加工的一個(gè)很大的障礙。也正因?yàn)榧庸ぶ行牟痪哂凶詣?dòng)加工直徑調(diào)節(jié)機(jī)能(附有U軸機(jī)能的除外)漏健,就要求鏜刀必須具有微調(diào)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)能嚎货,特別是在精鏜時(shí)根據(jù)公差要求有時(shí)必須實(shí)現(xiàn)微米級(jí)調(diào)節(jié)。
另外蔫浆,加工中心鏜孔時(shí)由于切屑的流出方向在不斷改變殖属,所以刀尖、工件的冷卻以及切屑的排出都要比車床加工時(shí)難得多瓦盛。特別是用立式加工中心進(jìn)行鋼的盲孔粗鏜加工時(shí)洗显,至今這個(gè)問(wèn)題還未得到完全解決。
1.2顫振(Chatter)
鏜孔加工時(shí)常出現(xiàn)的原环、也是最令人頭痛的問(wèn)題是顫振挠唆。加工中心發(fā)生顫振的原因主要有以下幾點(diǎn):
①工具系統(tǒng)的剛性(Rigidity)
包括刀柄嘱吗、鏜桿玄组、鏜頭以及中間連接部分的剛性。因?yàn)槭菓冶奂庸ぃ⊿tub Boring)谒麦,所以特別是加工小孔杏住、深孔及硬質(zhì)工件時(shí),工具系統(tǒng)的剛性尤為重要谤变。
≤衩②工具系統(tǒng)的動(dòng)平衡(Balance)
相對(duì)于工具系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心趣情,工具自身如有一不平衡質(zhì)量适系,在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因不平衡的離心力的作用而導(dǎo)致顫振的發(fā)生。特別是在高速加工時(shí)工具的動(dòng)平衡性影響很大纺辟。
「咂铩③工件自身或工件的固定剛性(Clamping Rigidity)
一些較小、較薄的工件由于其自身的剛性不足,或由于工件形狀等原因無(wú)法使用合理的夾具進(jìn)行充分的固定辈殃。
√γ狻④刀片的刀尖形狀(Geometry of Edge)
刀片的前角、后角债案、刀尖半徑更启、斷屑槽形狀不同,所產(chǎn)生的切削抗力也不同截型。
∨枯⑤切削條件(Cutting Condition)
包括切削速度、進(jìn)給宦焦、進(jìn)刀量以及給油方式及種類等发钝。
⑥機(jī)器的主軸系統(tǒng)(Spindle)等
機(jī)器主軸自身的剛性波闹、軸承及齒輪的性能以及主軸和刀柄之間的連接剛性酝豪。
2. 鏜刀的選擇基準(zhǔn)
根據(jù)加工內(nèi)容的不同,鏜刀的選擇基準(zhǔn)也不一樣精堕。一般來(lái)說(shuō)孵淘,應(yīng)注意系統(tǒng)本身的剛性、動(dòng)平衡性歹篓、柔性夺英、可靠性、操作方便性及壽命和成本等滋捶。
2.1一體式(Solid)鏜刀與模塊式(Modular)鏜刀
傳統(tǒng)的一體式鏜刀主要用于產(chǎn)品的生產(chǎn)線或?qū)C(jī)上痛悯,但實(shí)際上機(jī)器的規(guī)格多種多樣,如NT弛镣、MT凄在、BT、IV钩裆、CV舞懦、DV等等。即使規(guī)格一樣图盖,大小也有不同毕蕉。如BT有15、30企著、40乙笛、45、50冒溜、60等等刽室。即使規(guī)格香题、大小都一樣,有可能拉釘形狀酪律、螺紋也不一樣雌隅,或者法蘭面形狀不一樣。這些都使得一體式鏜刀在對(duì)應(yīng)上遇到很大的困難缸沃。特別是近些年來(lái)恰起,市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)需要日新月異趾牧,產(chǎn)品周期日益縮短村缸,這就要求加工機(jī)械以及加工工具具有更充分的柔性(Suppleness)。所以一體式鏜刀大多數(shù)已從工場(chǎng)中消失武氓。
模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎(chǔ)柄(Basic Holder)梯皿、延長(zhǎng)器(Extension)、減徑器(Reduction)县恕、鏜桿东羹、鏜頭(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)忠烛、刀片(Insert)属提、倒角環(huán)等多個(gè)部分,然后根據(jù)具體的加工內(nèi)容(粗鏜美尸、精鏜冤议;孔的直徑、深度幼氏、形狀粪畔;工件材料等等)進(jìn)行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數(shù)量嬉拾,降低了成本支际,也可以迅速對(duì)應(yīng)各種加工要求,并延長(zhǎng)刀具整體的壽命臊吓。
模塊式鏜刀最先出現(xiàn)在歐洲市場(chǎng)蟹嫁,大約20年前日本大昭和精機(jī)株式會(huì)社(BIG)與瑞士KAISER公司進(jìn)行技術(shù)合作,BIG-KAISER模塊式鏜刀首次出現(xiàn)在日本市場(chǎng)英谢,并逐漸取代了一體式鏜刀的地位讹玉。如今日本的機(jī)械加工工場(chǎng)里80%以上都是使用的BIG-KAISER模塊式鏜刀。
由此可見(jiàn)刃伞,模塊式鏜刀具有一體式鏜刀無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)挡辩。當(dāng)然,這也需要模塊式鏜刀具有高連接精度和高連接剛性栽斑,以及高重復(fù)精度和高度的信賴性艇挨。
2.2各種各樣的模塊式鏜刀
現(xiàn)在市場(chǎng)上存在著各種各樣的模塊式鏜刀系統(tǒng),它們的連接方式各有區(qū)別韭赘。
∷醣酢①BIG-KAISER方式:它只要靠一顆錐度為15°的錐形螺釘來(lái)連接,固定時(shí)也只需要一支六角小扳手泉瞻,操作非常方便脉漏。由于螺孔與被連接體的錐孔間有一定的偏心,當(dāng)旋緊螺釘時(shí)依靠錐面的作用袖牙,將旋緊力的絕大部分轉(zhuǎn)化為軸向的拉力侧巨,使被連接的兩部分貼緊,而保持徑向位置不變鞭达。固定螺釘用高剪斷強(qiáng)度材料制成司忱,可承受較大的扭矩,并且粗鏜時(shí)設(shè)有加強(qiáng)拴畴蹭。
√谷浴②側(cè)固式:顯而易見(jiàn),這種連接方式僅僅是達(dá)到固定的目的叨襟。它的旋緊力的絕大部分都向著徑向堆嘿。不但連接體的端面不能密接,徑向位置也會(huì)發(fā)生變化慌缨。
∈献摺③旋入式:雖然端面得到連接,但刀尖在圓周上的相位會(huì)發(fā)生變化娱背。
〖チ恰④后部拉緊式:端面的連接和跳動(dòng)都較好,但操作性很差烂秘。
≡菩怼⑤其它方式:包括側(cè)面90°兩點(diǎn)固定方式;側(cè)面180°兩點(diǎn)傾斜固定方式偶刃;ABS方式等等辣候。
總而言之,模塊式鏜刀系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)嘹谎,但并不是說(shuō)只要是模塊式就好大熟。必須從連接剛性、精度囤恶、操作性偿荷、價(jià)格等多方面來(lái)衡量。
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