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基于机械加工的深孔加工技术探析

作者:未知

  摘 要:在机械加工中超30%的部分需要进行孔加工,其中深孔加工占据孔加工比例的40%,因此深孔加工是机械加工的重要形式之一。深孔加工工艺特殊,无法直接观察到孔内部的情况,因此必须合理选择和设计孔加工的技术和工艺。文章对深孔加工技术相关内容进行简述,并对其中的关键工艺和过程进行分析,指出深孔加工技术中应当注意的技术要点。
  关键词:机械加工;深孔加工技术;技术工艺
  中图分类号:TH16 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)20-0138-02
  Abstract: In machining, more than 30% of the parts need to be machined, in which deep hole machining accounts for 40% of the hole machining proportion, so deep hole machining is one of the important forms of machining. Because of the special processing technology of deep hole, the internal situation of hole cannot be observed directly, so the technology and technology of hole machining must be reasonably selected and designed. This paper briefly describes the related contents of deep hole machining technology, analyzes the key processes and processes, and points out the technical key points that should be paid attention to in deep hole machining technology.
  Keywords: machining; deep hole machining technology; technical technology
  当前,人民生产生活条件以及现代科学技术高速发展,对于机械加工技术水平的要求逐渐提高,其中深孔加工技术作为机械加工技术的重点,对加工技术的质量要求更是严格。相比于普通孔加工,深孔主要是指长度和直径之间的比值大于5以上的孔,深孔加工工艺复杂,需要应对更加严峻的施工条件,具有极高的施工难度,因此探讨深孔加工技术的应用意义重大。
  1 深孔加工技术的技术特点
  1.1 深孔加工技术难度大
  首先,绝大部分的深孔加工在半封闭或者是全封闭的环境下实施,因此,加工切削以及走刀等问题工作人员无法直接的进行观察;其次,通常来说,深孔的半径与孔深两者之间的比值比较大,正因如此,容易出现金属屑难以排出堵塞孔洞的情况;最后,过长的钻头所导致的问题是会大幅度的降低钻头的刚性,以至于出现偏孔或者是抖动等方面的问题,也就难以有效的保障深孔加工的精度;此外,孔洞加工散热问题的影响,封闭环境下孔洞内温度上升会导致钻头的磨损。
  1.2 运动方式本身具有特殊性
  在深孔整个加工过程之中,工件以及刀具两者之间可以采用多种相互运行的方式,其中,就包括工件转动同时刀具进给;工件固定同时刀具进给以及二者以相反方向运行进给等,如何选择不同的运动方式是深孔加工技术使用的重点问题之一。
  1.3 深孔加工排屑问题
  深孔加工中排屑问题也是应当重点关注的问题之一,排屑方式主要分为两种,第一种是外排屑,在孔心钻杆处倒入冷却液,将切屑从切削区清理出;第二种是内排屑,在孔和钻杆外壁处倒入冷却液,将切屑从切削区域带出。在实际加工过程中一般优先考虑内排屑加工方式,因为该方式不会造成孔壁二次摩擦,钻杆刚性较高更不会影响孔洞的表面质量。
  2 机械加工中深孔加工技术要点探析
  2.1 设计并选择工艺路线
  第一,工艺路线指导机械加工的各个流程,深孔加工同样如此。在工艺路线的设计和选择上首先要考虑其加工方法以及刀具实用性,根据零件特点、材料性能选择相应的加工技术和加工工艺流程;第二,划分零件加工的过程,包括粗加工、精加工以及光整加工等,合理的加工工艺程序能够有效提高零件的加工效率以及加工质量;第三,在选择工艺路线时,除了要考虑孔洞的结构特点,还要对加工设备本身的特点加以充分的考虑,近些年,在科学技术发展的背景下,深孔刀具技术日益的改进与完善,深孔加工技术迈向了精细加工的层次。对深孔加工流程进行优化能够避免装夹误差;最后,严格的控制好加工余量。较之于普通类型的孔洞,深孔零件的余量会有所增加,与此同时,由于刀具类型以及角度有所不同,相应的余量也千差万别,比如,较之于多刃铰刀,单刃铰刀的余量明显要多得多。
  2.2 挑选加工刀具
  深孔加工刀具的选择要依据深孔表面的不同特点,实际加工过程中常见的加工刀具有扁钻、麻花钻、内外排屑深孔钻以及喷吸钻等,刀具种类较多,本文针对使用中最为常见的几种进行介绍:
  (1)扁钻:扁钻有整体扁钻以及装配扁钻两种类型,其
  中,整体扁钻的特点是结构较为的简单,且生产加工难度不高,在高硬度锻件以及铸件中应用较多。而装配扁钻的特点是灵活性良好,且更换速度较快,易于进行切削液的导入,有着广泛的应用,在自动化加工技术中应用较多。
  (2)麻花钻:麻花钻是一种应用范围最广的加工刀具,尤其是在粗加工環节中使用麻花钻的施工效率较高。
  (3)内外排屑深孔钻:内排屑钻头用螺纹连接钻头与钻杆,工作过程中将高压切削液自钻杆外缘注入,将切削从钻杆中引出;外排屑深孔钻为单双刃深孔钻,在钻杆孔内倒入高压油,在碎屑区域将碎屑从V型的导槽内排出,外排屑深孔钻的钻刀面为0°,便于刀具工作并且外排屑深孔钻没有横刃,钻孔中钻尖圆锥性能够切断碎屑,帮助碎屑的排除。   2.3 冷却润滑的作用保证
  在实行深孔加工处理过程之中,鉴于孔内部加工环境的封闭性特点,因此,孔内温度在加工中会快速的升高。
  所以必须要对孔洞采取相应的降温措施并且还要保证切削中的润滑效果。在加工过程中通常使用冷却液和润滑液对孔洞进行冷却和润滑,要对二者进行合理配比,合理的配比能够确保冷却作用,可以使得刀具的使用期限大大的延长,与此同时,通过冷却液的有效应用,可以起到减震、冲刷以及消音等作用。由于钻削孔径比较小、深度比较大,所以在加工过程中会形成阻力,克服上述阻力自然需要消耗更多热量。另外径向导块以及切向导块的共同作用发力,刀具和孔壁两者间会产生摩擦力。而摩擦中会出现一定的热量,必须依靠冷却措施进行处理。冷却液能够在导向块与孔壁间形成液压支撑系统从而减少导向块之间的摩擦,减少其对功率的消耗,能够达到节能的目标。
  2.4 切屑排除处理
  深孔加工处理中成孔空间较为封闭,因此,要想顺利的排出切屑并非是容易的事情,随着切屑不断的堆积,会使得加工的质量大打折扣,尤其是在内排屑钻之中。
  由于空间条件以及环境条件的限制排屑的难度较大并且施工工作难以开展。在切屑处理过程中,深孔排屑问题主要在分屑、断屑以及排屑三个环节上,由于材料性能有所不同,因此,相应的切屑会呈现出不同的特点,而切屑能否顺利的排出很大程度上会受到切屑的宽度、形状、宽度、弯曲度以及尺寸等方面因素的不良影响。为此,在实行深孔加工过程之中,对于排屑这一问题要引起高度的重视。
  考虑到深孔加工空间的封闭性,产生的热量难以有效散出,施工难度大排屑通道长,因此,对于排屑系统以及孔洞冷却这两个方面问题要加以充分的考虑,比如,在深孔加工过程之中内排屑深孔钻这一工艺具有显著的优点。工艺本身具有外冷内排屑的特点,可以加工直径80毫米左右的深孔,成孔时首先要旋转工件,通过螺纹将钻头和钻连接起来,在刀架带动下封油头成孔,在工件内部进行导向装置的安装,如果内排屑深孔鉆进,那么切屑就会排除并且不会产生摩擦从而保证工件的质量和加工精度。该工艺具有成孔效率高,排屑效果好,运转工作稳定的优点,但是相比之下造价较高。
  3 机械加工中深孔加工技术的设备应用
  机械加工中深孔加工技术的处理一般需要专业设备进行操作和加工,根据实际的运动的模式进行科学合理的选择,一般来说,工件旋转辅助刀具向轴内进给,切实的保证孔洞加工工艺能够高效率运转。加工机床是深孔加工中所使用的最为重要的加工设备,是保证工艺加工顺利进行的基础,其中,加工机床包括了进给箱、主轴箱、中心架、刀具夹以及辅助装置,机床床身等构件,其中,主轴箱的作用是控制旋转以及支持主轴,而拨盘以及卡盘等通常安装于主轴右端,并且安装了孔心转轴,内部采用的是锥孔结构,为实现刀具夹装提供必要的条件。进给箱所起到的作用是利用丝杆将电机动能传递到刀具上,并配合刀具实施直线运动。
  刀具夹装置在夹装钻杆之中应用最为广泛,通过螺母的应用可以进行装置的有效连接,借助于丝杠带动可以使得钻杆沿着轴向实行加工供给。作为机床结构的重要组成部分,机床床身可以使得各个零部件相互结合起来,不仅可以提升各个零部件位置的准确性,而且可以保证各个零部件协调的运转。通过将刀架以及支架导轨等安装在机床床身,并利用支撑支架进行固定,从而为加工系统的整体稳定性提供重要保障。
  需要说明的是在实际加工过程中要针对不同的情况选择相应的加工设备,如果条件有限一般选择卧式车床替代成孔设备。例如在油缸缸套深孔加工过程中使用卧式机床,在装夹方式上一般为一夹一支的方式,装夹一端为四爪单动,另一端为中心架轴向支撑。在夹装深孔刀具时需要配置刀具架,一般情况下刀具架设置在滑板上确保在液压作用影响下切屑可以顺利排除同时不影响设备正常工作状态,除此之外,在内排屑方法使用过程之中,对于冷却液渗漏这一问题要引起高度的重视,并确保输油气处于密封状态同时符合相关的要求。
  4 结束语
  通过上述分析,深孔加工指的是深度孔径比在5以上的机械加工,对于此类机械加工有必要采用深孔加工技术,而且该工艺技术的本身难度较大,成孔工作复杂并且加工过程受多种因素影响可能性大,其中孔深就会严重影响加工工艺的变化,比如,如果刀杆比较细长且刚性不高,会造成钻削发生抖动偏移现象,因此,在深孔加工中对于各种加工工艺以及加工技术的特点要加以充分的考虑,合理选择加工措施。在深孔加工处理过程中要提高对施工技术以及操作细节的重视,包括从工艺路线选择到排屑方式确定的各个环节,只有这样才能够保证工艺加工的质量和效果,达到深孔加工的目标和要求。
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