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加工中心鏜孔加工的刀具技術

 所謂鏜孔(kǒng)加工(Boring)是指將工件上原(yuán)有的孔進行擴大或精化。它的特征是修正孔的偏心、獲(huò)得(dé)精確的孔的位(wèi)置,取得高精度的(de)圓度、圓柱度和表麵光潔(jié)度。所以,鏜(táng)孔加工作為一種高精度加工方(fāng)法往往被使用在最(zuì)後工序上。例如,各(gè)種機器的軸承孔以(yǐ)及各種發動機的箱體、箱蓋的加工等(děng)。      與其它機械加工相比,鏜孔加工屬於一(yī)種(zhǒng)較(jiào)難的加工。它隻(zhī)靠調節一枚(méi)刀片(piàn)(或刀片座)要加工出H7H6這樣的微米級的孔(kǒng)。以(yǐ)前(qián),人們曾將從事這種加工的人稱(chēng)為“鏜孔師”,以表示對這種(zhǒng)有特(tè)別技能的人的尊敬(jìng)。但是,隨著(zhe)加工中心(Machining center)的普及,現在的鏜孔加工隻需要進行編程、按扭操作等。正因為這樣,就需要(yào)有更簡單、更方便、更精密的刀具來保證產品的質量。 

    這裏主(zhǔ)要從工具技術(shù)的角(jiǎo)度來分析加工中心的鏜孔加(jiā)工。    

  1. 加(jiā)工(gōng)中心鏜孔(kǒng)加工的特點 

    1.1工具轉動 

    與車床加工不同(tóng),加工中心加工(gōng)時由於工具轉動,便不(bú)可(kě)能在加工中及時掌握刀尖的情況來調節進刀量等。也不可能像數控車床那樣可以隻調節數控按扭就可以(yǐ)改變(biàn)加工直徑。這便成了完全自動(dòng)化加工(gōng)的一個很大的障礙。也正因為加工中心不具有自動加工直徑調節機能(附有(yǒu)U軸機能的除外),就要求鏜刀必須具有微調機構或自動補償機能,特別是在精鏜時根據公差要(yào)求有時必須實現微米級調(diào)節。 

    另外,加工中心鏜孔時由(yóu)於切屑的流出方向在不斷改變,所以刀尖、工(gōng)件的冷卻以及切屑的(de)排出都要比車床加工時難得多。特(tè)別是用立式加工(gōng)中心進行(háng)鋼的盲孔粗鏜加工時,至今這個問題還未得到完全(quán)解決(jué)。 

    1.2顫振(Chatter 

    鏜孔加(jiā)工時常出現的、也是(shì)最令人頭痛的問題是顫振。加工中心發生顫振的原因主要有以下幾點(diǎn): 

    ①工具係(xì)統的剛性(Rigidity 

    包括刀柄、鏜杆、鏜頭以及中間(jiān)連接部分的剛性。因(yīn)為是懸臂加工(Stub Boring),所以特別是加工小孔、深孔及硬質工(gōng)件時,工具係統的剛性尤為重要。 

    ②工具係統的(de)動平衡(Balance 

    相對於工具係統的轉動軸心,工具自身如有一不平(píng)衡質量,在轉動時因(yīn)不平衡的(de)離心力的作用而導致顫振的發生。特(tè)別是在高速加工時(shí)工具的(de)動平(píng)衡性影響很大。 

    ③工件自身或工(gōng)件的固定剛性(Clamping Rigidity 

    一些較小、較薄的(de)工件由於其自(zì)身的剛性不足,或由(yóu)於工件形(xíng)狀等原因無(wú)法使用合理的(de)夾具進行充分的固定。 

    ④刀片的刀尖形狀(Geometry of Edge 

    刀片的前角、後角、刀尖半徑、斷屑槽形狀不(bú)同,所產生的切削(xuē)抗力也不同。 

    ⑤切(qiē)削條件(Cutting Condition 

    包括切削速度、進給、進刀量以及給油方式及種類等。 

    ⑥機器的主軸係統(Spindle)等 

    機器主軸自身的剛性(xìng)、軸承及齒輪的性能以及(jí)主軸(zhóu)和刀柄之間的連接剛性(xìng)。

    2. 鏜(táng)刀的選擇基準 

    根據加工內容的不同(tóng),鏜刀的選擇基(jī)準也不一樣。一般來說,應注意係統本身的(de)剛性、動平衡性、柔性(xìng)、可靠性、操作(zuò)方便性及壽命和成本等(děng)。

    2.1一體式(Solid)鏜刀與(yǔ)模塊式(shì)(Modular)鏜刀 

    傳統的一體式鏜刀主要(yào)用於產品的生產線或專機上,但(dàn)實際上機器的規格多種多樣,如NTMTBTIVCVDV等等。即使規格一樣,大小也有不同。如BT153040455060等等。即使規格、大小都一樣(yàng),有可能拉釘形狀、螺紋也不一樣,或者(zhě)法蘭(lán)麵形狀不一樣。這些都使得一體式鏜刀在對應上(shàng)遇到很大的困(kùn)難。特別是近些年來,市場結構、市場需要日新月異,產品周期日益(yì)縮短,這就要求(qiú)加工機械(xiè)以及加工工具具有更充分(fèn)的柔性(Suppleness)。所以一體式鏜刀大多數已從工場中消失。 

    模塊式鏜(táng)刀即是將鏜(táng)刀分為:基礎柄(Basic Holder)、延(yán)長器(qì)(Extension)、減徑器(Reduction)、鏜杆、鏜頭(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)、刀片(Insert)、倒角(jiǎo)環等多個部分(fèn),然後根據具體(tǐ)的加工內容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等(děng)等)進行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數量,降低了成本,也可以迅速對應各種(zhǒng)加工要求,並延(yán)長刀具整體(tǐ)的壽命。 

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