小直徑深孔機(jī)械加工論文
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小直徑深孔加工是一種封閉狀態(tài)下的加工過(guò)程，受各種內(nèi)外部因素的制約，小直徑深孔加工過(guò)程很不穩(wěn)定，比一般的孔加工困難和復(fù)雜，經(jīng)常產(chǎn)生各種故障和問(wèn)題，影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。一是，小直徑深孔加工的鉆頭容易被折斷。小直徑深孔孔徑較長(zhǎng)，不得不使用細(xì)長(zhǎng)的鉆頭，鉆頭越小，剛度和強(qiáng)度越低，抗扭矩能力越差，很容易發(fā)生偏移或者振動(dòng)的問(wèn)題，大大影響了加工精度。而且小直徑深孔加工要求主軸有較高的轉(zhuǎn)速，鉆頭位置承受的切削力較大，鉆頭又比較小，兩個(gè)主切削刃在刃磨時(shí)很難保證絕對(duì)對(duì)稱，在受力不均衡的情形下，很容易發(fā)生鉆頭折斷的問(wèn)題。另外，鉆頭轉(zhuǎn)速較高，產(chǎn)生較高的熱量，由于孔徑較長(zhǎng)，冷卻液不易注入切削區(qū)，熱量又不能順暢的散發(fā)出來(lái)，鉆頭鉆芯和外刃在高溫作用下容易被燒傷。二是，精度難以有效控制。由于條件限制，小直徑深孔加工不能直接觀察刀具的切削和走刀情況，給加工過(guò)程控制增加了難度。而且在小直徑深孔加工過(guò)程中，產(chǎn)生的切屑?xì)埩粼谏羁變?nèi)，容易堵塞，加劇了鉆頭與工件的摩擦且無(wú)法連續(xù)加工，導(dǎo)致小直徑深孔加工的精度達(dá)不到要求。如果加工件的材質(zhì)比較差，例如材質(zhì)的硬度、粘度、粗糙度等都達(dá)不到加工的要求，當(dāng)鉆頭遇到硬的質(zhì)點(diǎn)時(shí)容易發(fā)生偏斜，即鉆頭易發(fā)生“引偏”，都會(huì)影響加工后的精度要求。
2小直徑深孔加工技術(shù)的改進(jìn)
2.1對(duì)傳統(tǒng)麻花鉆工藝的改進(jìn)
目前，小直徑深孔加工大多采用傳統(tǒng)的鉆擴(kuò)、鉸等工藝。由于小直徑深孔加工對(duì)刀具要求十分嚴(yán)格，不僅鉆頭要鋒利，而且鉆頭與主刃之間的角度要嚴(yán)格相等，主切削刃長(zhǎng)度也要保持一致，不然在加工過(guò)程中會(huì)發(fā)生傾斜等問(wèn)題，影響加工精度。其中麻花鉆是小直徑深孔加工最常用的方法。近年來(lái)，隨著機(jī)械加工工藝的不斷改進(jìn)，我們對(duì)傳統(tǒng)的小直徑深孔加工方法進(jìn)行了很多改進(jìn)和完善，麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷優(yōu)化，加工穩(wěn)定性和精度越來(lái)越高。但一些固有的癥結(jié)依然難以解決，例如軸向阻力大、切屑寬、排屑困難、切削液難以注入等問(wèn)題。在實(shí)踐中，經(jīng)常出現(xiàn)排屑不暢、鉆頭溫度過(guò)高，導(dǎo)致鉆頭損壞的問(wèn)題。如果采用人工注入切削液的方法，盡管可以解決切削液難以澆筑的問(wèn)題，但每次鉆削的深度比較淺，鉆頭要反復(fù)的進(jìn)出，既影響了加工效率，又極大增加了工人負(fù)擔(dān)。在大規(guī)模機(jī)械零件加工中并不適用。為了解決這一問(wèn)題，可以通過(guò)適當(dāng)增大鉆頭頂角的大，在兩主刀刃后刀面上交錯(cuò)磨出小窄槽。這種開(kāi)分屑槽的方法能在切削用量不變的情況下降低單刃上的切削熱量，切屑的長(zhǎng)度不改變，切屑體積變小即切屑橫截面積變小，從而改善了排屑和冷卻情況。試驗(yàn)表明，由于改善了切削時(shí)排屑和冷卻條件，可以適當(dāng)?shù)靥岣呒庸で邢饔昧浚岣呒庸ば剩@頭的使用壽命也延長(zhǎng)了許多。
2.2用槍鉆加工小直徑深孔
槍鉆鉆削是一種高效、經(jīng)濟(jì)的小直徑深孔加工方法，槍鉆由帶有V形切削刃和一個(gè)切削液孔的鉆頭、鉆桿及適用于某種設(shè)備而設(shè)計(jì)的鉆柄組成，槍鉆結(jié)構(gòu)如上圖所示。因最早應(yīng)用于槍管的加工而得名，適合大批量零件生產(chǎn)加工。槍鉆鉆削效率高、精度高，因而得到廣泛的應(yīng)用。槍鉆鉆削是一次進(jìn)給深孔鉆削，并且要求鉆預(yù)制孔，對(duì)工件的要求比較高，如果待加工工件的硬度和粗糙度不符合標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法一次性采用槍鉆加工方法，要事先進(jìn)行鉸孔來(lái)達(dá)到要求。在實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中，槍鉆加工很難進(jìn)行一次進(jìn)給深孔鉆削，大多是采用分級(jí)進(jìn)給的鉆削方式，在加工軋機(jī)方放置一處移動(dòng)塊，上面設(shè)計(jì)一處Ф8x450的深孔。槍鉆加工的切削液從鉆頭的進(jìn)油孔送到切削區(qū)進(jìn)行冷卻、潤(rùn)滑，有時(shí)工人并不清楚小直徑深孔中的切削狀況，在壓力的作用下，切屑有時(shí)并不能被切削液及時(shí)沖走，會(huì)造成槍鉆折斷的問(wèn)題。因此，槍鉆鉆削加工要保持較高的轉(zhuǎn)速，鉆削開(kāi)始時(shí)刀具的導(dǎo)向性要求高，如果車床本身主軸轉(zhuǎn)速達(dá)不到槍鉆鉆削的要求，可以利用增速器來(lái)提高轉(zhuǎn)速。如何進(jìn)一步提高槍鉆加工效率成為廠家和研究機(jī)構(gòu)的重要研究課題。
2.3小直徑深孔精加工技術(shù)
小深孔精加工又稱為深孔的二次加工，通常是在首次鉆孔或者擴(kuò)孔后，如何加工精度達(dá)不到預(yù)期的要求，就要進(jìn)行第二次或者更多的深孔加工。小直徑深孔精加工難度大、要求高，一直是孔加工領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。通常，需要精加工的深孔加工零件有液壓缸、泵筒、武器發(fā)射管、儀器儀表用精密管、鉆膛刀桿、有特定技術(shù)要求的流體管道和用于進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)的管道腔、精密傳感器管體等。值得注意的是，由于小直徑深孔精加工是二次加工，是在原有孔的基礎(chǔ)進(jìn)行加工，因此不存在排屑等問(wèn)題，加工過(guò)程中可以靈活選擇刀具的種類和排屑的方式。但由于二次加工仍然是在孔的封閉內(nèi)腔中進(jìn)行的，加之受工件長(zhǎng)度、零件結(jié)構(gòu)、孔徑尺寸、工件剛度和刀桿剛度等因素的影響，所以小深孔二次加工的難度仍然遠(yuǎn)高于淺孔的精加工。目前小深孔精密加工所采用的常用方法主要包括研磨加工、珩磨加工和電鍍珩具加工等。經(jīng)過(guò)多年的研究和發(fā)展，小直徑深孔精加工技術(shù)得到不斷的改良和創(chuàng)新，例如美國(guó)研發(fā)的整體式珩磨技術(shù)，采用了金剛石或立方氮化硼磨粒所制作的電鍍珩具，不僅提高了加工效率和加工精度，而且極大的降低了加工成本，是未來(lái)精密孔加工技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
3結(jié)語(yǔ)
總之，孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝，約占整個(gè)加工工作量的1/4，小直徑深孔加工在孔加工中占有較高的比例，由于其應(yīng)用的廣泛性和在機(jī)械零件中的所起的關(guān)鍵作用，一直是孔加工領(lǐng)域的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。隨著機(jī)械加工工藝的不斷發(fā)展，小直徑深孔加工有著廣闊的發(fā)展前景。
作者：葉寶根 單位：江西工程高級(jí)技工學(xué)校
