歷史學(xué)家認(rèn)為诽泪,第一支絲錐大概制造于公元前400年夺鲜,而鉆孔工具的問世還要早得多憋槐。盡管這些基本制造工藝已年代久遠(yuǎn)和蚪,但意義重大的技術(shù)進(jìn)步卻一直延續(xù)到今天止状。
航空、醫(yī)學(xué)攒霹、石油等行業(yè)的需求推動(dòng)了大多數(shù)加工技術(shù)的進(jìn)步怯疤,其中主要是對(duì)高精度、高效率催束、小尺寸以及(在許多情況下)對(duì)“清潔加工”的需求集峦。
在加工直徑50mm或更小的孔時(shí),鉆頭仍然是占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的工具抠刺,盡管激光塔淤、“水刀”和放電加工在孔加工領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增長(zhǎng)。目前速妖,硬質(zhì)合金已成為許多工業(yè)加工的首選基礎(chǔ)材料高蜂。多功能鉆頭也很受歡迎。許多用戶為了獲得與其生產(chǎn)要求相匹配的刀具索王,寧愿支付更高的刀具價(jià)格丢华。
為了滿足加工新的金屬材料的需求,肯納公司(Kennametal)開發(fā)了一種采用新牌號(hào)和新的幾何設(shè)計(jì)的可轉(zhuǎn)位式鉆頭对番。據(jù)肯納公司的Chet Parzick介紹码署,該公司的鉆頭已能鉆削加工直徑小至3mm蒙敦、孔深達(dá)到30倍孔徑的小深孔。這些長(zhǎng)鉆頭大部分都是為汽車零部件的加工而開發(fā)的朝财。
大昭和精密工具公司(BIG Kaiser Precision Tooling)的Tim Stapula指出屏烂,對(duì)精密加工的需求推動(dòng)了帶亞微米級(jí)可調(diào)鏜頭的鏜削刀具的開發(fā)。例如龟栗,許多航空和汽車行業(yè)的用戶要求達(dá)到±0.013mm的鏜孔精度巾割,為了實(shí)現(xiàn)流水線的高速運(yùn)轉(zhuǎn),這是必須保證的医惠。為了確保精確定位缺员,該鏜刀上配備了可用于高速鏜削的微調(diào)螺距差動(dòng)螺釘和平衡調(diào)節(jié)盤。對(duì)于更小孔徑的加工器谦,該公司提供了孔徑尺寸范圍4-20mm的Quatro 15 plus鉆頭系列弯囊。為了夾持直徑更小的鉆頭和立銑刀,大昭和提供了一種轉(zhuǎn)速為50-80000rpm的空氣主軸胶果,其徑跳誤差僅為3μm匾嘱。
當(dāng)今的美國市場(chǎng)是由航空工業(yè)、石油天然氣工業(yè)的發(fā)展推動(dòng)的早抠。這兩個(gè)行業(yè)都大量使用不銹鋼和高溫超級(jí)合金(HRSA)材料霎烙。為了滿足加工這些材料的需求,山特維克可樂滿公司開發(fā)了CoroDrill 880鉆頭系列(孔徑12-64mm蕊连,孔深可至5D)悬垃。該公司的鉆削產(chǎn)品專家Curtis Cole指出,在鉆頭設(shè)計(jì)中甘苍,常常采用可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭進(jìn)行半粗加工和半精加工尝蠕。整體硬質(zhì)合金鉆頭的成本較高,但鉆削精度高载庭、定位能力好看彼。整體硬質(zhì)合金通常用于制造直徑20mm以下的鉆頭。山特維克的CoroDrill 880可轉(zhuǎn)位鉆頭的加工性能比它所替代的產(chǎn)品大幅提高囚聚。R846 Delta-C鉆削系統(tǒng)(金箭鉆)也是山特維克的最新產(chǎn)品靖榕,其特點(diǎn)是采用了正角鉆尖形狀設(shè)計(jì)、具有連貫一致的外形曲線和保護(hù)圓角的切削刃乃倔,以及能流暢排屑的較深槽型翎襟。這些設(shè)計(jì)有利于采用較高的切削速度、減小切削力和延長(zhǎng)刀具壽命艾抠,使刀具均勻磨損企棘,將刀尖角破損的可能性降至最低,穩(wěn)定切削性能惑妒。
ATI Stellram公司新開發(fā)了一種雙重材料硬質(zhì)合金鉆頭射传,其特點(diǎn)是應(yīng)用了“硬芯”技術(shù)——鉆頭芯部采用一種可抵抗刀尖破損的微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金材料。據(jù)稱泛驰,該鉆頭的壽命是目前市場(chǎng)上常見的其它高性能鉆頭的4倍域曼。Stellram公司全球產(chǎn)品經(jīng)理Werner Mueller解釋說,該鉆頭采用了兩種不同牌號(hào)的硬質(zhì)合金材料寺帽,一種具有較好的彈性俱篡,足以承受施加在鉆尖上的切削壓力;另一種具有較好的耐磨性凸协,可與刀具外徑處的高速度相匹配颤枪。當(dāng)?shù)毒叩耐庵芮邢魅幸院芨叩谋砻嫠俣冗M(jìn)行切削時(shí),鉆尖則可以吸收高切削壓力并基本保持穩(wěn)定淑际。所用的兩種硬質(zhì)合金牌號(hào)都是根據(jù)加工要求專門設(shè)計(jì)的畏纲,可以根據(jù)被鉆削的工件材料選用不同的硬質(zhì)合金牌號(hào)及其組合。由于磨損力減小春缕,為了實(shí)現(xiàn)“零徑跳”盗胀,采用了140°的鉆尖角。目前锄贼,該公司已能提供用于切削鋼和鑄鐵的鉆頭牌號(hào)票灰,其長(zhǎng)徑比為3∶1和5∶1。年內(nèi)將可提供長(zhǎng)徑比為5∶1和8∶1的內(nèi)冷式鉆頭宅荤。
Werner介紹了一個(gè)應(yīng)用實(shí)例:某種加工要求在4140淬硬鋼上加工814個(gè)孔屑迂,原來需要使用3支鉆頭,加工時(shí)間超過66分鐘冯键。而使用1支“硬芯”鉆頭進(jìn)行加工惹盼,僅用34分鐘就鉆完了814個(gè)孔(加工速度為每孔2.5秒)。
聯(lián)合機(jī)械工程公司(Allied Machine and Engineering琼了,AMEC)的產(chǎn)品經(jīng)理Rob Brown表示潦故,“我們非常重視對(duì)客戶需求的快速響應(yīng)〖校客戶不想知道什么時(shí)候貨可以送到庐穴,他們只想知道為什么現(xiàn)在貨還沒送到!這是因?yàn)榭s短開發(fā)周期的壓力很大龙喂,而車間里干活的人很少蝇硅。與此同時(shí),機(jī)床的單位時(shí)間運(yùn)行成本也在不斷提高秧梨。我們公司擁有一個(gè)很大的刀具成品庫翁漠,備有各種幾何參數(shù)、不同長(zhǎng)度和涂層的刀具妻行。我們還可以為水電舆焕、建筑鋼材按任、汽車等特定行業(yè)提供適合其加工特點(diǎn)的刀具」飨辏”AMEC也能以最短的響應(yīng)時(shí)間提供定制刀具杠滓。為了有助于專用刀具的快速交貨,AMEC開發(fā)了Insta-Quote系統(tǒng)冒萄,這是一種在線報(bào)價(jià)軟件包臊岸,可以實(shí)時(shí)提供產(chǎn)品報(bào)價(jià)和圖紙。為了縮短加工周期尊流、減少刀具庫存帅戒,市場(chǎng)對(duì)多功能刀具的需求也很大。AMEC不斷向市場(chǎng)推出孔加工解決方案及產(chǎn)品崖技,如GEN3SYS高鉆進(jìn)率鉆削系統(tǒng)逻住、GEN2 T-A開放式鉆頭,以及最新開發(fā)的Revolution Drill响疚,這是一種可調(diào)式IC鉆頭鄙信,其直徑方向的最大調(diào)節(jié)量可達(dá)0.200°,最大長(zhǎng)徑比為4.5忿晕。
大多數(shù)刀具制造商都注意到装诡,能高精度加工不銹鋼和超級(jí)合金的刀具有很大市場(chǎng)需求。為了滿足這種需求践盼,住友電工硬質(zhì)合金公司(Sumitomo Electric Carbide Inc.)為其SMD可換齒冠鉆頭設(shè)計(jì)了多種新型鉆尖遣钳,包括一種用于加工超級(jí)合金桑孩、采用特殊的切削刃制備方式和刀尖幾何形狀的鉆尖姊康。據(jù)該公司的Paul Ratzki介紹掺昵,加工超級(jí)合金的鉆尖采用了耐磨性更好的硬質(zhì)合金牌號(hào)和公司專有的DEX光滑涂層。由于不銹鋼和超級(jí)合金通常粘度較大侦滩,不易切削饰测,因此對(duì)鉆尖切削刃的鈍化處理程度較輕。DEX涂層是為了滿足醫(yī)用零件加工的嚴(yán)格要求而開發(fā)的假祝,刀具的基體和涂層都必須符合人體健康的要求靡庵。另一種新開發(fā)的MTL-C鉆尖用于鑄鐵加工。通過對(duì)鉆尖切削刃進(jìn)行鈍化處理虎内,最大限度地減少了加工鑄鐵時(shí)常見的崩刃現(xiàn)象燕汗。為了滿足對(duì)較長(zhǎng)鉆頭的需求,將鉆體的長(zhǎng)徑比擴(kuò)大到8诅挖,從而改善了鉆頭的深孔加工能力枣惨。由于SMD可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金鉆頭采用了獨(dú)特的鋸齒狀聯(lián)接系統(tǒng)來聯(lián)接鉆尖與鉆體,提高了鉆頭精度虚烂,因此其加工精度比傳統(tǒng)的可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭更高邮敛。該公司今后將提供更多整體硬質(zhì)合金鉆頭萨驶,明年還將推出直徑50mm以上的可轉(zhuǎn)位鉆頭。
螺紋可以通過滾壓蒋搜、攻絲篡撵、銑制和磨制等工藝方法加工判莉。
在攻絲加工時(shí)豆挽,直徑比孔徑稍大的絲錐被強(qiáng)力推進(jìn)孔內(nèi),絲錐外圓周上的刀槽即可切出螺紋券盅,加工的進(jìn)行主要依賴于施加的扭矩帮哈。
在銑制螺紋時(shí),直徑小于孔徑的銑刀以圓周運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相結(jié)合的方式在孔壁上銑制出螺紋锰镀。
磨制螺紋僅限于加工高精度螺紋(如測(cè)微螺桿娘侍、滾珠絲杠副、機(jī)床主軸零件等)泳炉。對(duì)于硬度大于HRC50的工件材料憾筏,磨削可能是唯一可用的螺紋加工方法。
砂輪所用磨料從氧化鋁到金剛石或CBN各不相同花鹅。UGT公司的圓柱產(chǎn)品分部為螺紋磨削加工提供了Studer數(shù)控螺紋磨床氧腰。雖然它是一種標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床,但配備了用于磨削分配的專用軟件呐缸。編程很簡(jiǎn)單三钦,通過一次性設(shè)置,用戶就能進(jìn)行常規(guī)圓柱磨削和螺紋磨削疫谱。該軟件可以計(jì)算螺紋牙型和修形程序做堂,還能控制C軸。只需撳下按鈕嚣惭,即可生成標(biāo)準(zhǔn)螺紋牙型虽趋。
LMT公司可以提供多種型號(hào)的螺紋滾壓加工系統(tǒng)(包括軸向、徑向和切向滾絲裝置)罕擒。目前俱猪,這些滾絲裝置的最大市場(chǎng)是加裝在數(shù)控車床和加工中心上使用。與切制螺紋相比熄晕,用該裝置滾制螺紋加工速度更快傲丹。T220F切向滾絲裝置是最新開發(fā)的產(chǎn)品,可用于單軸和多軸螺紋車床以及數(shù)控車床上尔网,其加工螺紋的規(guī)格范圍是M2–M38螺紋長(zhǎng)度酬俯,滾制一個(gè)螺紋的實(shí)際時(shí)間約為1秒鐘。
許多螺紋加工都與緊固件有關(guān)顷歌,在直線傳動(dòng)裝置锰蓬、電子產(chǎn)品和輸電設(shè)備零件的制造中也有大量高精度螺紋需要加工幔睬。例如,Drake制造服務(wù)公司可以提供成系列的內(nèi)芹扭、外圓磨床麻顶,可用于磨制絲錐、蝸桿舱卡、齒輪辅肾、絲杠以及動(dòng)力轉(zhuǎn)向零件等。高精度蝸桿蝸輪副(質(zhì)量符合DIN 2標(biāo)準(zhǔn))要求齒廓和導(dǎo)程的偏差不超過幾個(gè)微米轮锥,此類蝸輪副用于驅(qū)動(dòng)第四軸定位工作臺(tái)以及機(jī)床上的軸系矫钓、滾齒機(jī)上的自動(dòng)偏心夾緊卡盤等,并越來越多地用于食品服務(wù)業(yè)的工業(yè)減速器齒輪箱舍杜,以及其他終端用戶難以容忍齒輪噪聲的場(chǎng)合新娜。
Drake公司總裁James L. Vosmik指出,磨制螺紋的另一個(gè)不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)與小型電子裝置(如iPods既绩、黑莓手機(jī)娶停、蜂窩電話、光盤驅(qū)動(dòng)器殿腺、掌上電腦及類似裝置)的加工有關(guān)肄慨。加工這些電子裝置上的緊固件螺孔需要直徑3mm或更小的絲錐。目前暇创,加工這種絲錐的磨床由直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)晤裆,與通過滾珠絲杠傳動(dòng)的機(jī)床相比,允許采用更高的鏟齒速度屈腻。加上采用機(jī)械手從每次可盛裝300個(gè)以上工件的托盤上裝卸工件停间,使無人看管的自動(dòng)化加工成為可能。
螺紋加工的可選方式包括攻絲姑王、銑制叙棚、磨削和冷滾成型。車削螺紋和攻絲通常是零件加工的最終工序盆战,因此粗排,對(duì)于復(fù)雜工件來說,由于報(bào)廢成本太高诈火,螺紋加工變得非常關(guān)鍵兽赁。
根據(jù)Advent Tool & Manufacturing公司Ross D. Wegryn-Jones的觀點(diǎn),由于目前的機(jī)床具有螺旋插補(bǔ)功能已相當(dāng)普遍冷守,因此在一些加工中銑制螺紋正逐漸取代攻絲刀崖。螺紋銑削既可采用整體硬質(zhì)合金銑刀,也可采用可轉(zhuǎn)位刀具。在加工材料較硬亮钦、加工周期較短馆截、加工質(zhì)量要求較高等攻絲容易出現(xiàn)問題的加工場(chǎng)合,采用螺紋銑削工藝具有優(yōu)勢(shì)蜂莉。然而蜡娶,當(dāng)螺紋底孔較小、孔深較大時(shí)映穗,螺紋銑削會(huì)變得十分困難窖张。為解決這一難題,專門從事螺紋銑削加工的Advent Tool公司提供了多種刀具解決方案男公。
螺紋銑削所需的機(jī)床功率很小荤堪。但是,操作者必須清楚码完,銑削螺紋時(shí),在工具系統(tǒng)玉唉、機(jī)床和夾具上會(huì)增加側(cè)向負(fù)載壓力银悄。為了克服這種側(cè)向負(fù)載,Advent Tool提供了多種解決方案婚拭,包括采用交錯(cuò)排列刀齒淫雾、減齒和多種螺旋槽設(shè)計(jì)。
Wegryn-Jones指出墅波,當(dāng)?shù)毒呋蚪z錐折斷在工件中成為一個(gè)潛在問題時(shí)簇像,螺紋銑制工藝的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來,因?yàn)槿绻?a target="_blank" class="mmstipl3" href="http://www.atkqc.com/thread-milling/">螺紋銑刀折斷帚棚,比較容易從工件中取出芋总。由于螺紋加工是工件的最終加工工序之一,此時(shí)工件本身的價(jià)值較高兆性,因此這是銑制螺紋一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)套尤。
在對(duì)標(biāo)準(zhǔn)螺紋進(jìn)行典型的銑削加工時(shí),螺紋銑刀的直徑通常應(yīng)為螺孔大徑的75%赋荆。螺紋銑刀以每轉(zhuǎn)動(dòng)一周沿Z軸進(jìn)給一個(gè)螺距的速率反復(fù)作圓周運(yùn)動(dòng)(順銑)笋妥,從而切制出螺紋。螺紋的配合精度等級(jí)取決于將能切出正確螺紋尺寸的正確銑刀直徑輸入控制器窄潭〈盒控制器和程序員通過正確編制的加工代碼和程序,就能確保加工順利進(jìn)行嫉你。
根據(jù)不同的加工要求月帝,Advent銑刀可以采用不同數(shù)量的刀片。例如,銑削直徑152mm的孔可以采用一把帶有30個(gè)刀片的大銑刀嫁赏。如果對(duì)生產(chǎn)率要求不是太高的話其掂,Advent還可以提供另一種只有幾個(gè)刀片的小銑刀。這種較小的銑刀所需加工周期可能稍長(zhǎng)一些潦蝇,但可應(yīng)用于更多的加工場(chǎng)合款熬。
采用旋轉(zhuǎn)刀具的螺紋成型加工通常是在一臺(tái)單獨(dú)的機(jī)床上進(jìn)行,不過它也可以作為一種可選加工系統(tǒng)配備到某些常規(guī)機(jī)床上攘乒。在此類加工中(無論是加工內(nèi)螺紋還是外螺紋)贤牛,都是由工件向旋轉(zhuǎn)的刀具移動(dòng)進(jìn)給,當(dāng)旋轉(zhuǎn)與進(jìn)給的同步運(yùn)動(dòng)形成螺距時(shí)袁挟,刀具即可切制出螺紋钝菲。
由Leistritz公司機(jī)床部開發(fā)的另一種獨(dú)具特色的螺紋成型方法稱為“內(nèi)旋法”。據(jù)該公司的Ralph Wehmann介紹拘栅,在“內(nèi)旋法”加工中术偿,單刃刀具既旋轉(zhuǎn)又?jǐn)[動(dòng)。擺動(dòng)量可在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中編程設(shè)定角涯,并通過螺紋數(shù)據(jù)計(jì)算出來弓慨。這種運(yùn)動(dòng)確保了刀具能在與螺紋的螺旋角垂直的方向切除工件材料。該系統(tǒng)可對(duì)具有大長(zhǎng)徑比的孔進(jìn)行精密螺紋加工腻区,因?yàn)榈毒叩闹饕吸c(diǎn)正好位于切削處的后面淤写。這種方法的加工精度可與內(nèi)螺紋磨削加工媲美,同時(shí)其加工時(shí)間較短份良,加工周期較快示宫。此外,它還可以改善表面光潔度汗忠,無需使用冷卻液卸酿,并可在硬度達(dá)HRC63的鋼件上加工螺紋。
“磨料水刀”孔加工工藝是Flow公司開發(fā)的一項(xiàng)重要技術(shù)布蔗,其應(yīng)用才剛剛開始起步藤违。據(jù)資深專家Steve Craigen介紹,該工藝非常適合在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件纵揍、復(fù)合材料顿乒、玻璃、薄陶瓷泽谨、硬金屬等材料上鉆削小孔璧榄,其應(yīng)用市場(chǎng)正在不斷擴(kuò)大。
該工藝在加工復(fù)合材料方面效果顯著吧雹,因?yàn)樗粌H加工速度快骨杂,而且不會(huì)造成材料分層。由于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件表面為了熱防護(hù)而涂覆有薄陶瓷涂層,與激光加工表面質(zhì)量較差和放電加工速度較慢相比搓蚪,“水刀”鉆削在這兩方面均具有優(yōu)勢(shì)蛤售。存在的主要問題是鉆削蜂窩材料或僅有一側(cè)需要鉆削的情況。在這種情況下妒潭,“水刀”并不是完成加工任務(wù)的正確刀具選擇拥宜。高級(jí)技術(shù)副總裁Mohamed Hashish介紹說,F(xiàn)low公司為這些加工開發(fā)了真空輔助工藝仲及,事實(shí)證明挺赞,該輔助工藝對(duì)于在敏感材料上鉆孔可起到關(guān)鍵作用。在啟動(dòng)水刀加工前锭偿,首先用一個(gè)外部真空源將磨料吸進(jìn)切削頭津阻,以確保工件材料不會(huì)受到純水流的沖擊而造成復(fù)合材料分層或玻璃材料碎裂。
航空工業(yè)的一種典型加工是在厚度僅為1-2mm的碳纖維噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙壁上鉆孔挂剪。由于需要鉆孔的數(shù)量龐大(數(shù)十萬個(gè))宵渡,因此要求鉆削過程必須很快。采用“水刀”鉆削可以達(dá)到每孔不到1秒鐘的加工速度舍辐。不過拔若,流體噴射的啟動(dòng)與停止技術(shù)是一個(gè)仍需開發(fā)的領(lǐng)域,因?yàn)樗鼘?duì)于確定鉆孔周期起著重要作用茬燃。目前,據(jù)說Flow水刀系統(tǒng)的加工速度已超過機(jī)械式鉆孔叮凸,并正向激光鉆孔的速度發(fā)起挑戰(zhàn)兵罢。
由于磨料的價(jià)格越來越昂貴,因此現(xiàn)在應(yīng)該認(rèn)真考慮如何更高效地使用磨料以及可能的回收方法滓窍。好在鉆孔并不需要太多磨料卖词,例如,在常規(guī)切削(不是鉆孔)時(shí)吏夯,一臺(tái)加工系統(tǒng)每分鐘大約要用1磅磨料此蜈,而對(duì)于小孔鉆削而言,需要的磨料僅為每分鐘約0.15磅噪生。
Agie Charmilles公司推出了兩種鉆孔機(jī)床——Drill 11和一臺(tái)為線切割放電加工鉆削預(yù)孔的機(jī)床裆赵。Drill 11是一種用于在硬材料(如淬硬鋼或硬質(zhì)合金)工件上鉆孔的專用機(jī)床,鉆削孔徑范圍為0.3-3.0mm跺嗽,轉(zhuǎn)孔深度可達(dá)200mm战授。利用其三軸數(shù)控系統(tǒng),可對(duì)各種直徑的孔進(jìn)行加工編程桨嫁,以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)加工植兰。機(jī)床工作臺(tái)尺寸為400mm×300mm,工作行程為300mm×200mm×300mm,其多點(diǎn)鉆削功能和一體化轉(zhuǎn)軸使其可在多個(gè)位置自動(dòng)進(jìn)行電蝕鉆孔加工楣导。使用一種可選購的微鉆捎霍,可加工小至0.1mm的電極。
為滿足加工孔徑更小漏匿、加工精度更高的雙重要求缨吸,Agie公司為現(xiàn)有的放電加工機(jī)床開發(fā)了一種小孔加工工具包,它有一個(gè)專用電極導(dǎo)向系統(tǒng)瘤薪,可以采用0.05mm的電極加工直徑0.06mm的小孔枝玩。此外,Agie公司還可為用戶提供顯微鏡附件揽仔,將其安裝在放電加工機(jī)床主軸上覆厦,可以對(duì)小孔的質(zhì)量進(jìn)行精確檢測(cè)。
激光加工在孔加工市場(chǎng)具有其獨(dú)特作用琅戏,它在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)特別受歡迎们袜。對(duì)冷渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的需求產(chǎn)生了巨大的孔加工市場(chǎng)。這些發(fā)動(dòng)機(jī)通常需要在高于制造發(fā)動(dòng)機(jī)材料熔點(diǎn)的溫度下運(yùn)轉(zhuǎn)择常,為了正常運(yùn)轉(zhuǎn)堰怜,發(fā)動(dòng)機(jī)依賴于復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。例如滋戳,新型聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機(jī)(JSF)的發(fā)動(dòng)機(jī)上有超過200萬個(gè)孔钻蔑,大部分是用100-250W的Nd∶YAG激光鉆削的。
Laserdyne公司副總裁Mark Barry指出奸鸯,孔徑尺寸仍然是一種挑戰(zhàn)咪笑,在某些情況下,新設(shè)計(jì)的零件孔要求直徑小至0.025mm娄涩。此外窗怒,對(duì)于小型噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的空前需求也推動(dòng)了激光在孔加工中的應(yīng)用。這些新規(guī)劃中發(fā)動(dòng)機(jī)的龐大數(shù)量使自動(dòng)化加工必不可少蓄拣,生產(chǎn)速度已不再由操作者來決定扬虚。被加工孔的尺寸和位置正變得越來越復(fù)雜。在以前的設(shè)計(jì)中球恤,冷卻孔通常是圓形的辜昵,可用一種固定方式進(jìn)行加工。但分析顯示碎捺,非圓形孔和不規(guī)則的開孔模式可以實(shí)現(xiàn)更有效的冷卻路鹰。因此不再要求制造工程師將孔加工到某一直徑,而是要求通過特定的零件來產(chǎn)生流速掖猬,需要通過在工件上進(jìn)行流動(dòng)試驗(yàn)來確定流速议幻,然后再由計(jì)算機(jī)來確定孔的尺寸诀次、形狀和位置。利用最新的激光鉆孔技術(shù)薯荷,目前可將冷卻液的流量誤差控制在額定流量的±2%-3%凳慈。
為了有利于保持發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度不會(huì)升高,許多零件都用隔熱涂層(TBC)加以保護(hù)戒舆,這可能會(huì)使鉆削加工變得更加困難氨缅。為了應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn),Tapmatic公司采用一個(gè)自反轉(zhuǎn)攻絲裝置來避免主軸反轉(zhuǎn)退刀睦柏,從而使機(jī)床能按正確設(shè)定的速度連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)妖局,這種加工方式消耗的動(dòng)力(功率)只相當(dāng)于機(jī)床主軸需要反轉(zhuǎn)退刀時(shí)的1/4。
據(jù)Tapmatic公司總裁Mark Johnson介紹赶馍,該公司為高效數(shù)控攻絲加工最新開發(fā)的自反轉(zhuǎn)细企、恒速攻絲裝置(CST)可以縮短加工周期、提高絲錐壽命摘甜,因?yàn)樵谇邢鬟^程中絲錐無需減速屯掖。由于機(jī)床主軸無需反轉(zhuǎn),因此也無需減速襟衰,避免了機(jī)床主軸因反轉(zhuǎn)而引起的磨損贴铜,并可使攻絲的功率消耗降低75%。
在對(duì)生產(chǎn)率要求不太高的情況下瀑晒,剛性攻絲是應(yīng)用最廣泛的攻絲方法绍坝。Tapmatic公司推出了采用剛性攻絲技術(shù)的SynchroFlex系列產(chǎn)品。Johnson解釋說苔悦,采用這些產(chǎn)品可確保絲錐壽命提高一倍以上陷嘴,并可提高螺紋質(zhì)量,由于減少了更換絲錐的次數(shù)间坐,從而縮短了輔助工時(shí)。為剛性攻絲開發(fā)的系列產(chǎn)品包括CAPTO柄邑退、CAT柄竹宋、BT柄和直柄刀具,以及采用熱裝夾頭地技、TG夾頭蜈七、快換夾頭和ER套筒夾頭的絲錐夾持系統(tǒng)。
Tapmatic公司的CST和SynchroFlex刀具均可通過主軸提供最小量潤(rùn)滑(MQL)墅纲。該公司還可為近干切削提供Dry-Cut MLQ潤(rùn)滑劑薛津,使用這種可降解的微量潤(rùn)滑劑可以替代澆注冷卻液,并可節(jié)省廢液處理費(fèi)用游淆。
在最極端的情況下症妻,已有可能在人的頭發(fā)絲上鉆出直徑為30μm的小孔节婶。說得更實(shí)際一些,已有可能在鈦合金零件的傾斜表面上鉆出直徑0.1mm追临、深度0.9mm的孔享积。
然而,在使用微型鉆頭加工時(shí)蘑弊,有一些參數(shù)是必須考慮但常常被忽略的履岂。一個(gè)參數(shù)是主軸徑跳,粗而短的鉆頭比細(xì)而長(zhǎng)的鉆頭對(duì)主軸徑跳更不敏感掘缭;其他參數(shù)包括主軸的諧振函强、Z軸的精度和主軸的剛性。
在普通機(jī)床或數(shù)控機(jī)床上觅冈,鉆削深度達(dá)到孔徑的15倍是可能的反璃。可以采用兩步加工法:先用淺孔定心鉆加工苔巨,再用加長(zhǎng)鉆加工版扩。例如,在非金屬材料或塑料上侄泽,鉆削深度可達(dá)到孔徑的23倍礁芦。
如今,刀具供應(yīng)商已經(jīng)開發(fā)了許多刀具產(chǎn)品系列悼尾,每一種都有其特定用途柿扣。有一種三槽鉆頭,雖然并非全新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品闺魏,但由于它能承受較大的扭矩未状,因此在加工輕型材料時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很高的材料去除率。在加工大長(zhǎng)徑比的孔時(shí)析桥,三槽鉆頭比標(biāo)準(zhǔn)的二槽鉆頭性能更佳司草。
關(guān)于鉆尖幾何形狀,已有數(shù)百種設(shè)計(jì)方案泡仗。最理想的方法是針對(duì)每種特定的加工條件設(shè)計(jì)最優(yōu)加工方案埋虹,而不是試圖用一種加工方案去解決所有的加工問題。
在鐘表行業(yè)裁愉,需要攻絲的孔徑小到0.35mm驳辖,需要在采用精密電主軸的高精度機(jī)床上用剛性絲錐加工,這種孔通常采用“啄擊”攻絲方式属缚。
可以證明体咽,在各種螺紋加工方式中,攻絲的效率最高隧鸠。絲錐能以很短的加工周期加工出螺紋飒迅,并獲得一致的加工質(zhì)量和較長(zhǎng)的刀具壽命同蚂。通過對(duì)絲錐的退刀槽、倒錐沦靖、螺紋長(zhǎng)度和排屑槽型等的獨(dú)特設(shè)計(jì)喂交,可以獲得很高的加工速度。Emuge公司開發(fā)的全速絲錐可以在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高速攻絲防偿。如果攻絲時(shí)間每小時(shí)縮短10分鐘(機(jī)床費(fèi)用為每小時(shí)150美元)察夕,則每年可以節(jié)省12.5萬美元,機(jī)床加工能力將提高833小時(shí)窗悯。
根據(jù)加工需要区匣,螺紋銑削也是螺紋加工的一種非常不錯(cuò)的選擇。設(shè)計(jì)的螺紋銑刀具有高的切削速度和進(jìn)給量蒋院,加工出的螺紋具有良好的廓形亏钩、表面光潔度和尺寸精度,通過對(duì)螺紋深度和位置的嚴(yán)格控制欺旧,可以保證最優(yōu)化的螺紋精度姑丑,螺紋銑削的優(yōu)勢(shì)還包括能加工難加工材料、可避免絲錐折斷在工件內(nèi)辞友,以及形成易于控制的細(xì)小切屑栅哀。
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