机件加工中深孔的铰削工艺及技术分析(2)
②刀具几何参数的确定
选择刃带宽度较小的,在0.1—0.2mm之间,可延长铰刀使用寿命,使其导向、修光作用得到充分发挥;多采用大前角,可有效避免切屑发生变形;刃倾角在10°—14°之间,可避免划伤孔壁,方便切屑排出;
③铰削用量
采用高速钢时,切削速度控制在2.5mm/min;硬质合金则尽量控制在10.5mm/min,该公司使用的是1Cr18Ni9Ti材料;进给量控制在0.1—0.3mm/r内;切削深度为0.15mm。
④铰削过程的控制
为保证铰削的均匀性,对刀齿的跳动量加以严格控制;同时仔细观察切屑形状,若呈条状,意味着铰削余量过大;呈块状,意味着不均匀;呈卷状,说明铰削余量较小。此外,还做好了切屑堵塞的预防工作。
⑤切削液和冷却方式
切屑容易粘附不锈钢,为解决此问题,该公司使用硫化油作为切削液,为使表面粗糙度进一步降低,可在其中适量掺加CCl4或煤油,因前者对人体有害,选用后者。同时,采用内冷却方式进行冷却。
⑥工件的热处理
为使工件的硬度符合要求,应加以适当的热处理,若是马氏体不锈钢,可进行调质处理,将其硬度控制在30—34HRC间为最佳;若是奥氏体不锈钢,可在高温下退火,以提高切屑的脆性。
3 深孔振动铰削工艺
该工艺是对普通铰削的改进,即在铰刀旋转运动时,施以轴向振动,使得铰削效果大为改变,相比之下,该工艺切削力较小,大幅降低了表面粗糙度,而且断屑较为容易,可提高加工精度、延长铰刀使用寿命,在难加工材料的铰削中发挥着重要作用。
3.1 介绍
某机械零件厂建于2003年,经过多年发展,积累了大量经验,为提高效率,该厂在2011年开发了一种新的深孔低频振动铰削系统,包括3部分:①控制系统。主要负责设置参数,以及分析计算的工作,具有保存功能;②深孔钻镗床。主要提供主运动和进给运动;③驱动系统,安置在钻镗床进给箱的主轴上,主要负责振幅、频率等输出。
该系统的振幅和频率在0—100Hz可做大幅调整,输出的稳定性高,受负载影响较小;同时,单位功率较大。
3.2 原理
深孔低频振动铰削工艺的原理为:钻镗床进给箱主轴上安装有驱动系统,在工作时输出振幅和频率可控的周期振动,同时工作夹紧在主轴上,在钻镗床的作用下,铰刀开始做轴向进给及轴向振动。刀杆尾端设置有输油管,供切削液流动,将高压硫化油灌入刀杆内部,然后从出油孔排出,流入切削区,主要起冷却润滑的作用,方便切屑的顺利排出。
3.3 工艺
在使用该技术之前,该厂进行了严格试验,选择Φ30.05mm的双刃硬质合金浮动拉铰刀;机件材料为高强度炮钢PCrNi3MoA;孔深3200mm ,直径为29.65mm ;切削参数设置如下:进给速度为13.5mm/min,转速为315r/min,振幅和频率依次为0.15mm、37.5Hz。切削液选择的是高压硫化油。主要对普通铰削和振动铰削加以对比。
从对比结果可看出,振动铰削加工的表明粗糙度明显较低,且变化较小,相比之下,普通铰削的变化大,粗糙度也大。同时,使用振动铰削,有效解决了以往形成积屑瘤的难题,孔壁上的网纹呈规则状,表面产生的鳞刺和犁沟也得以清除,提高了加工的均匀性,而普通铰削后的孔壁表面的划痕、刀印十分明显,且鳞刺、犁沟现象严重。此外,从切屑形状来看,因振动铰削工艺可做到完全断屑,使切削刃和切削区周期性分离,切屑较细,呈针状,而普通铰削工艺在断屑时有困难,产生的切屑呈螺旋状,且大都连在一起,极易造成堵塞,一旦缠于刀体,易引起刀体的变形。
4 结束语
铰削工艺在机件生产加工中发挥着重要作用,尤其是当前难加工材料的应用越来越多,为适应新的要求,需对此技术不断改进,在材料选择、参数设置等方面进行认真考虑,进而提高高精度孔的加工质量和生产效率。
【参考文献】
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