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了解一下機(jī)械加工中的孔加工作業(yè)
2012-8-20

在機(jī)械零件加工作業(yè)中,孔加工所占比例相當(dāng)大,與高速銑削相類似的高速、高精度鉆削加工已提上議事日程,孔加工對于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過程。近年來,零部件生產(chǎn)大都采用以CNC機(jī)床為中心的生產(chǎn)形態(tài),進(jìn)行孔加工時,也大都采用加工中心、CNC電加工機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備。無論哪個領(lǐng)域的孔加工,實現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競爭手段。

 高速孔加工所用加工中心(MC)的條件

 實現(xiàn)孔加工高速化的先決條件是采用高速加工中心,而機(jī)床的高速化要滿足下列條件。

1.配備高速回轉(zhuǎn)主軸

鉆頭和立銑刀一樣帶有中心齒,由于中心齒附近有一種圓周速度,因此,切削速度向高速化發(fā)展時,主軸的轉(zhuǎn)速也實現(xiàn)高速化。特別是在使用小直徑鉆頭時,主軸的高速化更是不可缺少的。今后,隨著孔加工高速化的進(jìn)展,預(yù)計轉(zhuǎn)速達(dá)30000100000r/min的主軸需求將不斷增多。同時,由于達(dá)到規(guī)定的高速回轉(zhuǎn)所需時間很短以及要求Z(鉆頭切削方向)主軸伸出長度應(yīng)控制在程度之內(nèi),因此,高速主軸的配置是實現(xiàn)高速高精度孔加工不可缺少的條件。

2.可動部分具有動作敏捷的功能

主軸和工作臺等可動部分應(yīng)盡可能減輕重量,以實現(xiàn)動作快捷化,這也是進(jìn)行高速孔加工具備的條件。1個孔的加工時間只需數(shù)秒鐘,因此,xu縮短孔與孔之間的工具移動時間,這是實現(xiàn)好的切削效果的關(guān)鍵問題,解決此問題的途徑首先即為可動部件的動作要靈活快捷。例如,即便達(dá)到了高精度的定位精度,但如機(jī)床可動部分的動作不夠靈敏快捷,也就不可能滿足當(dāng)前用戶提出的實現(xiàn)高速孔加工的要求。通常是用加速度特性(G)來判斷機(jī)床可動部分的快捷性能,當(dāng)G=0.81.5時,可判斷該機(jī)床為具有高度快捷性能的加工中心。

3.工作臺與機(jī)床整體面積的比例應(yīng)較小

4.作為加工中心的用戶,他們希望工作臺及工作臺以外的部分所占空間應(yīng)盡可能少一些。尤其是孔加工這類加工成本較高而附加價值又較低的加工領(lǐng)域,使用那種結(jié)構(gòu)緊湊的加工中心。如理化研究所試制的高速CNC銑床,其加工范圍為300mm2,機(jī)床本體所占面積950mm2,機(jī)床所占面積約為可加工大工件尺寸的三倍,整個結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。該銑床主軸轉(zhuǎn)速為45000r/min,可進(jìn)行高速切削。主軸為XY方向移動式結(jié)構(gòu)(工作臺僅在Z軸移動),其加速度特性值G=1.5,表明該機(jī)床具有快捷動作功能。

4.主軸可直接供給冷卻液

在鉆削過程中,加工L/D(鉆頭直徑與孔深之比)5以上的孔特別注意排屑問題,選用帶供油孔的鉆頭,以便進(jìn)行穩(wěn)定的加工。采用由主軸中心供給冷卻液的方式,對于更換卡具的鎖緊螺栓則更為方便。

5.具有孔加工用CNC工具插補(bǔ)功能

CNC切削的特點在于可以進(jìn)行控制工具軌跡的合理加工,在對孔進(jìn)行CNC切削加工時,可采用螺旋切削、等高走刀、對切等工具插補(bǔ)方式,具有這些功能的CNC控制系統(tǒng)均可在孔加工中加以應(yīng)用。

跨入高速鉆孔加工新時期

長期以來都是利用鉆頭進(jìn)行高精度孔、螺紋孔等通孔及螺栓孔等的加工,這類加工已經(jīng)向高速切削方向迅速發(fā)展。

在孔加工作業(yè)中,目前仍大量使用高速鋼麻花鉆,但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主,如MAZAK公司和森精機(jī)制作所在加工鑄鐵時,即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時,可采用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結(jié)體刀齒的鉆頭??傊?,今后將會不斷開發(fā)出許多新型的高速切削鉆頭。