深腔精密小孔的加工
本文分析了深腔小孔的加工難點(diǎn)康局,對加工方法進(jìn)行了前期探索及工藝分析娃承,提出了解決措施狸相,給出了具體的加工和測量方法闪朱。經(jīng)檢驗(yàn)螟衍,加工零件的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足圖樣要求。
1. 零件結(jié)構(gòu)
筆者公司承制的產(chǎn)品加工制造任務(wù)中冕泡,有一種電磁閥佩捎,在生產(chǎn)過程中遇到了按照傳統(tǒng)方法無法加工的深腔小孔難題——其深腔之深、小孔之小是以往沒有遇到的额神,具體零件尺寸如圖1卸窿、圖2所示。該零件的加工難度非常大惑膀,如何保證加工質(zhì)量讓我們頗費(fèi)周折唐肩。
2. 加工難點(diǎn)分析
由圖1 、圖2 可以看出贼么, 深腔小孔精度要求極高: 深腔為φ 16mm穗掘,深度達(dá)到了40mm霸拦;深腔內(nèi)小孔為φ(0.5±0.02)mm,且小孔頂部帶有凸臺形密封面称啸,外圓φ 1mm屏疗,小孔直徑0.5mm、深度5mm澜术,深腔小孔與凸臺形密封面同軸度要求為φ 0.01mm艺蝴,凸臺形密封面與深腔垂直度要求為0.01mm,必須一次裝夾加工完成鸟废,且不能有任何的偏斜猜敢,否則不能滿足圖樣要求。
該零件內(nèi)深腔小孔直徑與長度之比為1:10盒延,屬于深孔加工缩擂。
由于孔的深度與直徑之比較大,且小孔又處于深腔內(nèi)部添寺,導(dǎo)致鉆桿細(xì)長胯盯,剛性差,工作時容易產(chǎn)生偏斜和振動计露,因此博脑,孔的精度及表面質(zhì)量難以控制;另外薄坏,由于零件材料為1Cr18Ni9Ti趋厉,斷屑不好,則可能由于切屑堵塞而導(dǎo)致鉆頭損壞燕瞭,無法保證孔的加工質(zhì)量陶簿。
3. 加工方法探索
針對此難題,前期進(jìn)行了如下探索:
(1)定制加長鉆頭:先后定制了加長的高速鋼鉆頭黎困、合金鋼鉆頭10余把航十,由于鉆頭本身韌性有限,鉆削熱量不易散發(fā)斧呆,排屑空間小诊势、易堵塞,在加工過程中鉆頭極易折斷质圾,即便是進(jìn)給量控制得非常微小也無法保證荔闭。
(2)采用激光打孔技術(shù):利用激光打孔機(jī)加工此深腔小孔,結(jié)果測量發(fā)現(xiàn)小孔的圓度較差棋蒂,關(guān)鍵問題是利用激光打孔機(jī)加工必須要二次裝卡毒沥,基本不可能保證深腔小孔與凸臺形密封面同軸度φ 0.01mm的要求。
4. 工藝分析
在深腔內(nèi)的深孔加工,影響其加工質(zhì)量的因素有兩個方面:
(1)鉆頭的剛度:鉆桿細(xì)長擒蝎,剛性差中姜,工作時容易產(chǎn)生偏斜、振動及斷裂跟伏,影響孔的精度及表面質(zhì)量丢胚。
(2)排屑:孔小且深,排屑通道長受扳,鉆削時是在近似封閉的狀況下工作的携龟,由于時間較長,斷屑不好勘高,排屑不暢骨宠,則可能由于切屑堵塞而導(dǎo)致鉆頭損壞,無法保證孔的加工質(zhì)量相满。
5. 采取的措施
針對深孔加工的特殊性及對深孔鉆的要求,吸取以往經(jīng)驗(yàn)桦卒,結(jié)合深腔小孔的特點(diǎn)立美, 采取了如下措施:
(1)設(shè)計(jì)鉆削刀具裝卡裝置,增加鉆頭的剛性方灾。鉆削刀具裝卡裝置采用包裹式結(jié)構(gòu)建蹄,減少鉆頭的裸露部分(見圖3),以提高鉆頭剛度和強(qiáng)度播托。并設(shè)置切削液流道饿严,借助一定壓力切削液的作用促使切屑強(qiáng)制排出,達(dá)到排屑和冷卻的目的丙藤。
(2)改進(jìn)鉆削刀具缓墅。為保證深腔小孔的表面粗糙度要求,需要麻花鉆粗加工后窘螃,用鉸刀進(jìn)行精加工挑单。為提高鉸刀韌性、防止加工中鉸刀的損傷册向,采用齒數(shù)減半的方式唾莲,對鉸刀進(jìn)行改進(jìn),減小了進(jìn)給量瘸卦,增大了排屑和容屑空間瘩此,具有韌性好、散熱好和排屑好的優(yōu)點(diǎn)柳锣。
(3)實(shí)現(xiàn)手動進(jìn)給鉆削愧理,有效減小鉆頭折斷的可能性。設(shè)計(jì)有鉆套沪曙,可以實(shí)現(xiàn)手動進(jìn)給鉆削奕污。即使加工設(shè)備非常精密萎羔,也是機(jī)械式的進(jìn)給,無法反饋切削力度碳默,而靠手工進(jìn)給贾陷,則能控制合適的進(jìn)給量,一旦感覺切削力過大或者有鉆偏的跡象嘱根,馬上退回鉆頭髓废。鉆套與工裝本體配合間隙控制在0.005mm以內(nèi),對深度較深的小孔加工尤為有效该抒。此種方法可以在車床上加工φ 0.2mm小孔慌洪。
6. 工藝方法
加工工藝方法為:①中心鉆定位、軸向進(jìn)給分6次完成凑保,最后2次進(jìn)給靠手動進(jìn)給冈爹。②經(jīng)過3次空進(jìn)給量去毛刺,保證小孔的表面粗糙度要求欧引。
7. 測量方法
在圖2 中枪蜕, 中心小孔直徑(0.5±0.02)mm和小孔頂部凸臺形密封面外圓φ 1mm,不能在加工設(shè)備上直接測量迈招。公司采用的測量方法是將零件取下后农泊,用帶刻度的小型工具顯微鏡測量和影像測量儀測量相結(jié)合的方式。
加工的第一件零件先用帶刻度的小型工具顯微鏡測量缘赋,該顯微鏡可放大30倍碰蚂,通過調(diào)節(jié)刻度線,測量尺寸φ(0.5±0.02)mm和φ 1mm誓胆,記錄實(shí)測值竣楼。然后將該零件深腔去除,即將凸臺形密封面外圓φ 1mm凸出在外廊擦,而非深腔內(nèi)穿汽,再用影像測量儀測量,影像測量儀放大倍數(shù)在30~200倍范圍內(nèi)可調(diào)觉浦,也采用30倍測量题束,記錄實(shí)測值, 比較兩者測量結(jié)果院仿,測量值滿足公差要求則進(jìn)行批量加工秸抚。批量零件采用30倍小型工具顯微鏡100%測量。
8. 結(jié)語
采取上述措施和工藝方法歹垫,解決了深腔深孔加工無法保證加工質(zhì)量的難題剥汤,有效地保證了小孔精度和公差要求。經(jīng)檢驗(yàn),各項(xiàng)指標(biāo)均滿足圖樣要求吭敢。
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