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为什么镗孔加工这么难?

时间: 2020-12-28 13:46:35来源: 惠山区阳山镇钻星机械厂
  镗孔加工的精度非常高,精镗孔的尺寸精度可达IT8~IT7,可将孔径控制在0.01MM精度以内。若为精细镗孔,加工的精度可达TT7-IT6,表面质量好。一般的镗孔,表面精糙度Ra值1.6~0.8μm。
  镗孔加工难的原因有很多,关键是下面的四点尤其需要注意
  1工具旋转的加工。
  ①加工的过程中,无法观察刀尖的状况,因此也就无法根据加工状况相应的调整切削量。普通车床的话可以直接进行调节,数控车床更是仅需控制器上的一颗按钮即可调节,调节简单而且短时间就可完成调节。


  但是,工具旋转的加工是无法直接调节,数控机床控制器上也无法调节,这些都是自动化生产更大的障碍之一。
  ②由于加工中心在功能上无法调节镗孔直径,因此每一个镗杆上都必需有微调机构,精加工时,根据孔径公差必须有微米级(μm)调节能力的微调机构,这样的镗刀相应的价格即工具费比较昂贵。令人遗憾是,部分用户由于工具费的原因,该尽早处理的问题被一直拖着,更甚者事不关己高高挂起的现象非常多。
  ③由于切屑排出方向不断变化,刀尖和工件的冷却及切屑处理的难度要远远大于车床加工。特别是立式加工中心上钢件的盲孔粗镗仍然是一大难题。
  2单端固定的加工。
  加工中心上只有锥柄端被固定,这虽然与车床加工并无二异,但在加工中心上,1个孔径对应1把镗刀,需要了解每一把镗刀有什么样的特性,预估其特性的基础上,对切削量、进给进行相应的调节。
  而在车床上,只要条件允许,使用1个镗杆可对应多个加工,因此就掌握镗刀特性这一点来说,与加工中心相比要容易很多很多。使用加工中心镗孔时,通常无法完成如此详细的数据积累,因此问题发生时对应起来也更加的困难。
  3工件及夹具的刚性影响大。
  有人不管什么场合,都依刀尖为中心的理论来选择切削参数,其实远远没有这么简单。特别是并非镗刀而是工件振动、变形,这种情况比较多,此时需要结合这些状况选择切削参数、选择刀尖,同时又需要考虑精加工的公差精度要求,这都是非常困难的事情。
  4使用ATC进行换刀。
  这里要提到主轴与刀柄的锥度配合的问题,譬如0.2~0.5μm的锥度精度误差,对镗刀刀尖有5~10μm的影响,因此加工中心的主轴锥度精度与镗刀刀柄的锥柄部精度的配合性也是非常重要的问题。
  这使得通过ATC换刀时,由于其与手动装刀不同,锥部的异物、切屑问题,会影响着每一把镗刀柄的精度,处理起来更加麻烦。
  内孔车削又叫镗孔,是用车削的方法扩大工件内孔或加工空心工件的内表面,可以用大多数外圆车削的工艺方法来加工。外圆车削时,工件长度及所选的刀杆尺寸不会对刀具悬伸产生影响,因而能够承受在加工期间产生的切削力。进行镗削和内孔车削时,孔深决定了悬伸,因此,零件的孔径和长度对刀具的选择有极大的限制,所以必须综合各影响因素优化加工方案。
  解决办法:
  1、使刀具悬伸朂小并选择尽可能大的刀具尺寸,以便获得更高的加工精度及稳定性。
  2、由于受加工零件孔径的空间限制,刀具尺寸的选择也会受到限制,加工时还须考虑到排屑和径向移动。
  3、为确保内孔加工的稳定性,在加工时需选择正确的内孔车刀并正确地进行应用和夹紧来减小刀具变形,将振动朂小化以确保内孔的加工质量。
  内孔车削中的切削力也是不可忽视的一个重要因素,对于给定的内孔车削工况(工件形状,尺寸,夹紧方式等),切削力的大小和方向是抑制内孔车削振动,提高加工质量的重要因素,当刀具在进行切削时,切向切削力和径向切削力使刀具产生偏斜现象,慢慢使刀具远离工件,导致切削力偏斜,切向力将试图强行压下刀具,并使刀具远离中心线,减小刀具的后角。当车削孔直径较小时,要保持足够大的后角以避免刀具与孔壁发生干涉。
  在加工期间,径向和切向切削力导致内孔车刀偏斜,通常需要强制进行切削刃补偿和刀具防振。出现径向偏差时应降低切削深度,减小切屑厚度。
  1、刀片槽型的选用:
  刀片槽型对切削过程有着决定性的影响,内孔加工一般选用切削锋利,刃口强度高的正前角槽型刀片。
  2、刀具主偏角的选用:
  内孔车削刀具的主偏角影响径向力、轴向力以及合成力的方向和大小。较大的主偏角会产生较大的轴向切削力,而较小的主偏角则导致较大的径向切削力。一般情况下,轴向切削力朝着刀杆方向通常不会对加工有较大的影响,因此,选择较大的主偏角是有利的。选择主偏角时,推荐选择尽可能接近90°的主偏角,并且不要小于75°,否则,会导致径向切削力急剧增加。
  3、刀尖半径的选用:
  在内孔车削工序中,小刀尖半径应为******。加大刀尖半径,将会加大径向和切向切削力,并且,还会增大振动趋势的风险。另一方面,刀具在径向上的偏斜会受到切削深度与刀尖半径之间相对关系影响。
  当切削深度小于刀尖半径时,径向切削力随着切削深度的加深而不断增加。切削深度等于或大于刀尖半径,径向偏斜将由主偏角决定。选择刀尖半径的经验法则是刀尖半径应稍小于切削深度。这样,可以使径向切削力朂小。同时,在确保径向切削刀朂小的情况下,使用更大刀尖半径可获得更坚固的切削刃、更好的表面纹理以及切削刃上更均匀的压力分布。
  刀尖半径和切削深度间的关系将影响振动趋势选择比切削深度小的刀尖半径将通常更具优势
  4、刃口处理的选用:
  刀片的切削刃倒圆(ER)也会影响切削力。一般而言,非涂层刀片的切削刃倒圆比涂层刀片(GC)的倒圆要小,这一点应予以考虑,特别是在长刀具悬伸和加工小孔时。刀片的后刀面磨损(VB)将改变刀具相对孔壁的后角,并且,这还可能会成为影响加工过程切削作用的根源。
  影响振动趋势的有利和消极因素.振动趋势向右增加
  5、切屑的有效排出:
  内孔车削加工中,排屑对于加工效果和安全性能的影响也非常重要,特别是在加工深孔和盲孔时尤为如此。学编程加老师QQ:1156520760,领取相关学习资料和安装包。较短的螺旋屑是内孔车削较理想的切屑,该类型切屑比较容易被排出,并且在切屑折断时不会对切削刃造成大的压力。
  加工时切屑过短,断屑作用过于强烈,会消耗更高的机床功率,并且会有加大振动的趋势。而切屑过长会使排屑更困难,离心力将切屑压向孔壁,残留的切屑被挤压到已加工工件表面,就会出现切屑堵塞的风险进而损坏刀具。因此,进行内孔车削时,推荐使用带内冷的刀具。这样,切削液将会有效地把切屑排出孔外。加工通孔时,也可用压缩空气代替切削液,通过主轴吹出切屑。另外,选择合适的刀片槽型和切削参数,也有助于切屑的控制和排出。
  排屑是内孔加工成功的关键因素
  6、刀具夹持方式的选用:
  刀具的夹持稳定性和工件的稳固性,在内孔加工中也非常重要,它决定了加工时振动的量级,并决定这种振动是否会加大。刀杆的夹紧单元满足所推荐的长度、表面粗糙度和硬度是非常重要的。
  刀杆的夹紧是关键的稳定因素,在实际加工中,刀杆会出现偏斜,刀杆的偏斜取决于刀杆材料、直径、悬伸、径向、切向切削力以及刀杆在机床中的夹紧。
  在刀杆夹紧端朂轻微的移动都将导致刀具发生偏斜。高性能刀杆在夹紧时应具备高稳定性以保障在加工中不会存在任何薄弱环节,要实现这一点,刀具夹紧的内表面必须具有高表面光洁度和足够的硬度。
  对于普通刀杆而言,夹紧系统将刀杆在圆周上完全夹紧的方式可获得更高的稳定性。整体支撑要好于螺钉直接夹紧的刀杆,用螺钉将刀杆夹紧在V型块上较为适合,但不推荐用螺钉直接夹紧圆柱柄刀杆,因为螺钉直接作用在刀杆上会损坏刀杆。
  内孔车刀杆的夹紧方式决定了其性能和和加工效果
  具体问题:
  在镗削加工中,刀具连续切削,易出现磨损和破损现象,降低孔加工的尺寸精度,使表面粗糙度值增大;同时,微调进给单元标定出现异常,导致调整误差使加工孔径出现偏差甚至引发产品质量故障。
  刀片刃口磨损变化
  镗孔加工的加工误差反映在孔加工后的尺寸、形位及表面质量变化上,主要影响因素有:
  1、刀杆长径比过大或悬伸过长;
  2、刀片材质与工件材质不匹配;
  3、镗削用量不合理;
  4、余量调整分配不合理;
  5、初孔孔位偏移导致余量周期性变化;
  6、工件材料高刚性或低塑性,刀具或材料呈让刀趋势;
  镗削已加工表面的鱼鳞状或螺纹状切纹,是比较常见的表面质量现象:
  主要因刀具的进给和转速不匹配造成
  主要因镗削加工的刚性振动及刀具磨损造成
  调整失误:镗削加工中由于需要操作人员调整分配层吃刀量,在调整分配进刀余量过程中因操作不当易引发加工尺寸精度偏差。
  测量误差:镗削加工中、加工后测量过程的量具使用不当、测量方式错误,是镗削加工中常见的质量隐患。
  1、测量工具失误

  2、测量方法不正确

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