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加工中心鏜孔加工的刀具技術(shù)

所謂鏜孔加工(Boring)是指將工件上原有的孔進(jìn)行擴大或精化。它的特征是修正孔的偏心、獲得精確的孔的位置,取得高精度的圓度、圓柱度和表面光潔度。所以,鏜孔加工作為一種高精度加工方法往往被使用在最后工序上。例如,各種機器的軸承孔以及各種發(fā)動(dòng)機的箱體、箱蓋的加工等。      與其它機械加工相比,鏜孔加工屬于一種較難的加工。它只靠調節一枚刀片(或刀片座)要加工出H7、H6這樣的微米級的孔。以前,人們曾將從事這種加工的人稱(chēng)為“鏜孔師”,以表示對這種有特別技能的人的尊敬。但是,隨著(zhù)加工中心(Machining center)的普及,現在的鏜孔加工只需要進(jìn)行編程、按扭操作等。正因為這樣,就需要有更簡(jiǎn)單、更方便、更精密的刀具來(lái)保證產(chǎn)品的質(zhì)量。 

    這里主要從工具技術(shù)的角度來(lái)分析加工中心的鏜孔加工。    

  1. 加工中心鏜孔加工的特點(diǎn) 

    1.1工具轉動(dòng) 

    與車(chē)床加工不同,加工中心加工時(shí)由于工具轉動(dòng),便不可能在加工中及時(shí)掌握刀尖的情況來(lái)調節進(jìn)刀量等。也不可能像數控車(chē)床那樣可以只調節數控按扭就可以改變加工直徑。這便成了完全自動(dòng)化加工的一個(gè)很大的障礙。也正因為加工中心不具有自動(dòng)加工直徑調節機能(附有U軸機能的除外),就要求鏜刀必須具有微調機構或自動(dòng)補償機能,特別是在精鏜時(shí)根據公差要求有時(shí)必須實(shí)現微米級調節。 

    另外,加工中心鏜孔時(shí)由于切屑的流出方向在不斷改變,所以刀尖、工件的冷卻以及切屑的排出都要比車(chē)床加工時(shí)難得多。特別是用立式加工中心進(jìn)行鋼的盲孔粗鏜加工時(shí),至今這個(gè)問(wèn)題還未得到完全解決。 

    1.2顫振(Chatter 

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

    ①工具系統的剛性(Rigidity 

    包括刀柄、鏜桿、鏜頭以及中間連接部分的剛性。因為是懸臂加工(Stub Boring),所以特別是加工小孔、深孔及硬質(zhì)工件時(shí),工具系統的剛性尤為重要。 

    ②工具系統的動(dòng)平衡(Balance 

    相對于工具系統的轉動(dòng)軸心,工具自身如有一不平衡質(zhì)量,在轉動(dòng)時(shí)因不平衡的離心力的作用而導致顫振的發(fā)生。特別是在高速加工時(shí)工具的動(dòng)平衡性影響很大。 

    ③工件自身或工件的固定剛性(Clamping Rigidity 

    一些較小、較薄的工件由于其自身的剛性不足,或由于工件形狀等原因無(wú)法使用合理的夾具進(jìn)行充分的固定。 

    ④刀片的刀尖形狀(Geometry of Edge 

    刀片的前角、后角、刀尖半徑、斷屑槽形狀不同,所產(chǎn)生的切削抗力也不同。 

    ⑤切削條件(Cutting Condition 

    包括切削速度、進(jìn)給、進(jìn)刀量以及給油方式及種類(lèi)等。 

    ⑥機器的主軸系統(Spindle)等 

    機器主軸自身的剛性、軸承及齒輪的性能以及主軸和刀柄之間的連接剛性。

    2. 鏜刀的選擇基準 

    根據加工內容的不同,鏜刀的選擇基準也不一樣。一般來(lái)說(shuō),應注意系統本身的剛性、動(dòng)平衡性、柔性、可靠性、操作方便性及壽命和成本等。

    2.1一體式(Solid)鏜刀與模塊式(Modular)鏜刀 

    傳統的一體式鏜刀主要用于產(chǎn)品的生產(chǎn)線(xiàn)或專(zhuān)機上,但實(shí)際上機器的規格多種多樣,如NT、MT、BT、IV、CV、DV等等。即使規格一樣,大小也有不同。如BT15、30、40、45、50、60等等。即使規格、大小都一樣,有可能拉釘形狀、螺紋也不一樣,或者法蘭面形狀不一樣。這些都使得一體式鏜刀在對應上遇到很大的困難。特別是近些年來(lái),市場(chǎng)結構、市場(chǎng)需要日新月異,產(chǎn)品周期日益縮短,這就要求加工機械以及加工工具具有更充分的柔性(Suppleness)。所以一體式鏜刀大多數已從工場(chǎng)中消失。 

    模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎柄(Basic Holder)、延長(cháng)器(Extension)、減徑器(Reduction)、鏜桿、鏜頭(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)、刀片(Insert)、倒角環(huán)等多個(gè)部分,然后根據具體的加工內容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等等)進(jìn)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加工要求,并延長(cháng)刀具整體的壽命。 

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