数控深孔钻的高效深孔加工

数控深孔钻的高效深孔加工

一些强度高、耐热、耐磨的材料 , 如 20CrM nMo 、30SiM nMoVa 和 38CrM oAlA , 用于表面硬度高 、耐磨性高以及强度高的各种机械零件 ,如曲轴、镗杆等, 但也给机械加工带来新的麻烦, 尤其是深孔加工 。
这些特殊的材料有的韧性很高 ,切削时不易变形,很容易粘刀,深孔加工时由于钻削时间长,产生刀瘤的现象很严重;有的导热性能极差,过低的导热性使切削时产生的热量大量集中于切屑和刀刃上 , 加剧了刀具的磨损,对于深孔加工 ,会使切屑缠绕在钻杆上 ,不仅
会对加工工件的精度造成影响, 而且在加工时钻头易被卡死,致使钻头崩断 ;此外 ,由于材料的高硬度和高强度, 使得深孔加工时 ,同一个孔一般要分几次走刀。以上加工中所遇到的困难 ,均使得加工深孔时效率低,成本高,难以最大限度地发挥数控机床的效率以及实
现加工自动化。

基于深孔加工的特点 ,在设计时大多数深孔钻都注意钻头的导向 ,防止偏斜;保证可靠的断屑和排屑;采取有效的冷却和润滑措施。在对一般材料进行钻削时,上述的缺陷得到了有效的解决。但在钻削难加工材料时,一般的深孔钻头还是容易磨损 ,加工孔精度不高,表面质量也不好 。经过研究,笔者采用一种可用于数控机床加工的硬质合金深孔钻头, 较好地解决了上述问题。其基本结构如图 1 所示。

数控深孔钻的高效深孔加工
数控深孔钻的高效深孔加工

该深孔钻结构简单 , 由切削部分和钻杆两部分组成,切削部分通过焊接与钻杆相连接,其前部由主副切削刃(材料为硬质合金 YW2)、导向块(硬质合金YG8)和钻体(40Cr)组成, 主切削部分采用 YW2 材料 ,可以提高刀刃的切削耐磨性, 对钻削难加工材料, 可获得更好的加工精度和表面质量 。

该深孔钻的钻头与钻尖的轴线错开一个距离, 这样在钻削过程中使被加工部分形成一个圆锥 ,起到自然支承的作用, 使钻头在加工的过程中不致于偏斜 ,保证钻削的正确方向 。在这种情况下, 作用在主切削刃并垂直于钻头轴心线的切削分力, 比作用在副切削刃上的大 。这部分压力由钻体上的圆柱面 , 经硬质导向的后倒棱所承受 ,而修光刃上的倒棱,受力就比较小,并且可以消除修光刃口嵌入孔壁的可能性 ,起到既不会刮伤孔壁, 又可以修光孔壁表面不平部分 ,提高加工质量的作用。一般的修光倒棱宽为 0.15mm , 不能太宽, 否则钻头容易被卡住 。为了减少钻削时产生的磨擦 ,钻杆做成倒锥形,锥度为 0.02/100。

排屑槽呈 120V 型, 中心交点基本上位于钻头轴线上 ,比中心略低 0.05mm ,否则钻头将不能进行钻削工作;若高于中心 , 则中心处的刀刃将挤压切削表面,从而引起轴向力过大 ,使钻杆弯曲而最终将刀刃崩裂;而低于中心,在切削过程中就可以自然形成一个柱形芯棒 ,更有利于导向作用, 芯棒形成一定长度后 ,就会自行折断并且随切屑排出。但也不能过低于中心, 否则将在工件中心留有一个柱形

该深孔钻的中心为通孔,孔径为 1.5mm , 该孔将冷却润滑剂(80 %3 号锭子油+20 %柴油混合而成)直接喷射在待加工表面与钻刃处 ,即可以冷却钻刃, 还可将切屑强行排出 。在钻头的前部, 有两种通冷却润滑剂的结构, 一种是适用于孔径大于 6.6mm , 长度为600mm 以上的钻头前部形状 ,它具有两个出液孔, 相对于一般的单孔, 它的流量更大, 在压力相同的下,能够更有利于将积压于排屑槽内的切屑排出, 不容易堵塞 。另一种钻削孔径小于 6.6mm ,长度 600mm以下其钻头前部的出液孔呈肾型, 是由两个孔相连而形成的,它的大流量可以把小孔中的切屑碎末冲出 ,钻头长度在 600mm 可用双孔冷却液通。

该深孔钻的主要几何参数和切削条件如下, 1)前角 γ取 0°~ 2°, 这样既加强了刀具的强度,也便于刀具的制造。其卷曲成条状的切屑被足够的高压冷却液冲出。2)后角 α取 12°。 3)顶角 2 取 120°。 4)120°V型排屑槽。 240°或更大的圆柱面 ,使刀具的导向性更好,钻削更稳定 。5)冷却润滑油油压 16M Pa/ cm2 。 6)切削转速 1000 ~ 4000r/min ,走刀量 80 ~ 200mm/min 。

该深孔钻特点 :制造和重磨方便;寿命较长 ,效率高;加工孔表面粗糙度低
数控深孔钻的高效深孔加工
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