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高速孔加工工藝
高速孔加工工藝
摘要:高速切削是實(shí)現(xiàn)高效率制造的核心技術(shù),工序的集約化和設(shè)備的通用化使之具有很高的生產(chǎn)效率,孔是機(jī)械加工中常見的加工對(duì)象之一,本文主要論述了在高速切削環(huán)境下,內(nèi)孔的表面技術(shù)要求、加工方式及其加工工藝特點(diǎn)等方面進(jìn)行了剖析,為孔的典型高速加工工藝方案及其選擇原則提供了理論依據(jù)。
關(guān)鍵詞:高速孔 加工方式
高速切削加工是面向現(xiàn)代加工社會(huì)的一項(xiàng)高新技術(shù),由于其具有速度高、效率高、精度高、表面加工質(zhì)量高、柔性高等特點(diǎn),做為切削加工方法之一,而孔是機(jī)械零件上極為常見的特征,在許多類零件上都帶有孔。
根據(jù)其使用特性及作用不同,加工時(shí)的尺寸精度及表面質(zhì)量要求不一,隨著切削速度的不斷提高,孔的加工工藝也發(fā)生著重大的變化,大大地促進(jìn)了孔加工刀具技術(shù)的發(fā)展。
1、內(nèi)孔表面的技術(shù)要求
孔按照與其他零件相對(duì)連接的關(guān)系的不同,可分為配合孔與非配合孔;按其幾何特征的不同,可分為通孔、盲孔、錐孔、階梯孔等;按孔徑大小可分為大直徑孔和小直徑孔;按其幾何形狀不同,可分為圓孔、非圓孔等;按其加工的難易程度的不同,可分為淺孔和深孔。
內(nèi)孔表面的技術(shù)要求一要保證孔徑和孔長的尺寸精度及孔系中孔與孔、孔與相關(guān)表面間的尺寸精度;二要保證內(nèi)孔表面的圓度、圓柱度及素線直線度和軸線直線度;三要保證孔與孔間的同軸度、對(duì)稱度、位置度、徑向圓跳動(dòng),孔與孔間的垂直度、平行度、傾斜度;四要保證內(nèi)孔表面的粗糙度及表層物理力學(xué)性能。
并且,在孔加工中,必須解決冷卻問題、排屑問題、剛性導(dǎo)向問題與速度問題。
2、孔的主要加工方式及加工刀具
根據(jù)所采用的刀具不同,孔加工方法有鉆孔、擴(kuò)孔、惚孔、鉸孔、鏗孔、磨孔等常用的方法,特種加工孔的方法有電火花穿孔、超聲波穿孔和激光打孔等。
2.1 鉆削加工
在實(shí)體材料上一次鉆成孔的工序?yàn)殂@削。
鉆孔方式有兩種:一種是刀具旋轉(zhuǎn),工件或刀具做軸向進(jìn)給;另一種是工件旋轉(zhuǎn),刀具做軸向進(jìn)給。
前者是孔加工的最常用方法。
鉆削是加工工藝中用的最廣泛的方法,其加工的孔精度和表面粗糙度都較低,主要原因是孔加工要求刀具具有較大的容屑排屑槽,刀具剛性與強(qiáng)度受到很大的削弱。
鉆削的加工精度一般只能達(dá)到ITll,表面粗糙度值最小為Ra為12.5～6.3um。
在鉆削后常常采用擴(kuò)孔和鉸孔來進(jìn)行半精加工和精加工。
2.2 擴(kuò)、鑲削加工
對(duì)己有的孔眼(鑄孔、鍛孔、預(yù)鉆孔)進(jìn)行擴(kuò)大,以提高其精度和降低表面粗糙度參數(shù)值的工序?yàn)閿U(kuò)削。
擴(kuò)孔時(shí),切削厚度較小,排屑容易,加之?dāng)U孔鉆剛性較好,刀齒較多,因而擴(kuò)孔精度和表面粗糙度均比鉆孔好,一般尺寸精度可達(dá)IT11～I(xiàn)T10級(jí),表面粗糙度Ra為10～2.5um。
擴(kuò)孔一般用于直徑為100mm以下的孔加工,擴(kuò)孔通常作為孔加工的中間工序,對(duì)于精度要求不高的孔也可以作為其終結(jié)工序,其成形運(yùn)動(dòng)與鉆孔相似。
惚孔是在鉆孔孔口表面上加工出倒棱、平面或沉孔的工序,惚孔屬于擴(kuò)削范圍,所用刀具為特殊的擴(kuò)孔鉆。
常用加工方法有工件靜止而麻花鉆動(dòng)和工件旋轉(zhuǎn)而麻花鉆不旋轉(zhuǎn),僅作軸向進(jìn)給兩種。
擴(kuò)孔刀具有擴(kuò)孔鉆或較大的麻花鉆。
擴(kuò)孔鉆常和鉆頭、鉸刀或惚鉆作成一體,組成鉆一擴(kuò)一惚或鉆一鉸復(fù)合刀具。
這樣可以使幾個(gè)工步的加工在一次行程中完成,不僅可以提高生產(chǎn)率還可以保證各種加工表面的同軸度。
2.3 鉸削加工
鉸削是利用鉸刀從孔壁上切除微量金屬,以提高孔的尺寸精度和減小表面粗糙度,是一種常用的半精和精加工的工序。
鉸刀比擴(kuò)孔鉆齒數(shù)多、導(dǎo)向性好、剛性好、加工余量小,加工后精度可達(dá)IT8~IT6,表面粗糙度可達(dá)Ra1.6～0.4um。
由于鉸刀切削刃有刃口鈍圓半徑,又具有修光刃,而且后刀面還有0.05～0.3mm的刃帶,所以擠壓作用大,因此鉸削過程實(shí)際上有切削與擠刮兩種的作用。
鉸削的工藝方法中常用推鉸和拉鉸兩種。
推鉸一般用于加工淺孔,拉鉸一般用于加工深孔。
鉸刀是定尺寸刀具,一種規(guī)格的鉸刀只能加工一種尺寸和精度的孔,其適應(yīng)性不如鏗刀,鉸孔不宜鉸削非標(biāo)準(zhǔn)孔、臺(tái)階孔和盲孔。
3、孔的典型加工工藝
在機(jī)械加工中,根據(jù)孔的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求不同,可采用不同的加工方法,這些方法歸納起來可分為兩類:一類是對(duì)實(shí)體工件進(jìn)行孔加工,即從實(shí)體上加工出孔;另一類是對(duì)已有的孔(如鑄造孔)進(jìn)行半精加工和精加工。
非配合孔一般是采用鉆削加工在實(shí)體上直接把孔鉆出來;對(duì)于配合孔則需要在鉆孔的基礎(chǔ)上,根據(jù)被加工孔的精度和表面質(zhì)量要求,采用鉸削、鏗削、磨削等精加工的方法作進(jìn)一步的加工。
當(dāng)孔的表面質(zhì)量要求很高時(shí),還需要采用鏗削、研磨、琦磨、擠壓、滾壓等表面光整加工方法;對(duì)非圓孔的加工則需要采用插削、拉削以及特種加工等方法。
按照孔的加工精度和表面粗糙度的要求,高速切削加工技術(shù)作為一種新興技術(shù),目前,尚沒有形成系統(tǒng)的孔加工工藝方案,由于高速孔加工是在傳統(tǒng)孔加工得基礎(chǔ)上發(fā)展來的,所以高速孔加工工藝路線與傳統(tǒng)的孔加工工藝路線相似(拉削、擠光與手鉸加工不屬于高速切削加工技術(shù)范圍),同樣的加工方法,高速切削加工的加工精度與公差等級(jí)比傳統(tǒng)的加工都有所提高,因此高速孔加工工藝達(dá)到同樣的加工精度,所需工序較少。
4、結(jié)語
總之,在高速切削環(huán)境中,針對(duì)不同零件上孔的加工,要根據(jù)具體情況不同,同一工件可采用不同的加工方法。
制定加工方案時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)的問題:一是工件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)是確定工件生產(chǎn)類型(單件、批量、大量生產(chǎn))及其工藝方案的首要條件;二是工件的加工內(nèi)容和精度要求是作為對(duì)孔、孔系安排預(yù)加工或終加工的依據(jù);三是工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、工件的剛性、孔的毛坯狀態(tài)等是考慮加工方法和選用工具夾具的主要內(nèi)容;四是工廠的設(shè)備狀況和工具夾供給能力。
參考文獻(xiàn)
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[2]王啟平主編.機(jī)械制造工藝學(xué).哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出社,1999.9,81一126.
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