立式数控模具深孔钻,模具钻孔机对模具顶针钻孔工艺的革命

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在机械加工中,孔加工约占其加工总量的1/5,其中的钻孔约占整个孔加工的30%。任何一种机器,没有孔是作不成的。要把零件连接起来,需要各种不同 尺寸的螺钉孔、销钉孔或铆钉孔;为了把传动部件固定起来,需要各种安装孔;机器零件本身也有许多各种各样的孔 (如油孔、工艺孔、减重孔等)。加工孔从而使孔达到要求的操作称为孔加工。
除了机械零件以外,模具加工钻孔也占了模具加工的很大工作量, 模具零件的各种孔,如螺孔、螺钉穿孔、销钉孔、顶杆孔、圆形芯固定孔等,都需经钻、铰加工,达到孔径、孔距精度及粗糙度的要求。

一:孔加工的刀具:
实体材料上加工出孔或扩大已有孔的刀具称为孔加工刀具。如麻花 钻、中心钻、扁钻、深孔钻等可以在实体材料上加工出孔,而铰刀、扩孔钻、镗 刀等可以在已有孔的材料上进行扩孔加工。
(1)麻花钻
麻花钻是最常见的孔加工刀具,它可在实心材料上钻孔,也可用来扩孔,主要用于加工φ30mm以下的孔。
(2) 深孔钻。
孔的长径比 (L/D) 大于5为深孔,因加工深孔是在深处切削,切削液不易注入,散热差,排屑困难,钻杆刚性差,易损坏刀具和引起孔的轴线偏斜,影响加工精度和生产效率,故应选用深孔刀具加工
(3) 扩孔钻。
将工件上已有的孔 (铸出、锻出或钻出的孔) 扩大的加工方 法叫做扩孔。加工中心上进行扩孔多采用扩孔钻,也可使用键槽铣刀或立铣刀 进行扩孔,比普通扩孔钻的加工精度高。
4) 中心钻和定心钻
中心钻主要用于钻中心孔,也可用于麻花钻钻孔前预钻定心孔;定心钻主要用于麻花钻钻孔前预钻定心孔,也可用于孔口倒角,α主要有90°和120°两种。

二:孔加工的技术要求:
在孔加工过程中,应避免出现孔径扩大孔直线度过大、工件表面粗糙度差及钻头过快磨损等问题,以防影响钻孔质量和增大加工成本。应尽量保证以下的技术要求: [2]
(1)尺寸精度:孔的直径和深度尺寸的精度;
(2 )形状精度:孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度;
(3)位置精度:孔与孔轴线或孔与外圆轴线的同轴度;孔与孔或孔与其他表面之间的平行度垂直度等。
同时,还应该考虑以下5个要素:
(1)孔径孔深、公差表面粗糙度孔的结构;
(2)工件的结构特点,包括夹持的稳定性悬伸量和回转性;
(3)机床的功率转速、冷却液系统和稳定性;
(4)加工批量;
(5)加工成本。

三、钻孔过程中打滑现象
  1.打滑现象的危害。在生产实践中,操作普通钻床的都遇到过这样的情况,在合金工具钢(或者其他高硬度材料)上打孔时,钻床的夹持部分与麻花钻间常出现打滑现象。出现这样的打滑现象,首先会是钻孔工作无法进行下去,必须停机重新夹紧钻头,降低了工作效率。其次发生打滑现象之后,钻头尾部的标记有可能会被钻夹磨掉,甚至出现拉伤拉毛痕迹。这样可能使我们无法识别钻头尾部标注的直径尺寸,必须使用卡尺进行测量,减低了工作效率。而更加严重的,钻头尾部的拉痕会影响安装钻头的精度,造成钻头略微偏心现象。在钻削过程中会使径向切削力增大,加剧钻头柱面与孔壁摩擦,产生大量切削热,打出的孔不圆、直径偏大等不良现象。
  2.防止麻花钻打滑措施。根据实际中遇到的这种情况,我经过思考,因为麻花钻尾部是圆柱形,摩擦力比较小,当钻孔遇到切削力比较大的情况时,容易造成钻床夹持部分夹不住的现象,如果把钻头尾部也加工成正六棱柱的形状,可以大大提高抓握力,就能避免打滑的现象。麻花钻的改造方法比较简单,使用专用夹具在磨床上加工即可。一般来说细麻花钻因其切削刃短,所受切削力也较小,可以不用改造,对于φ6mm以上的麻花钻则有改造的必要。在实际使用过程中也发现,钻头尾部加工成标准的正六棱柱形难度很大,不易加工,简化实际操作中只需磨出三个面就可以够了,因为钻夹都是三个卡爪的。对于钻头尾部磨削部分的长度要根据实际情况而定,以不磨去钻头尾部标记又能夹紧为最佳。
  二、钻孔时控制孔的精度
  众所周知孔加工精度包括孔的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度。在笔者所接触过的普通模具加工中,多数孔对于表面粗糙及尺寸精度来说没有太高的要求,一般钻、扩、铰加工之后即可满足精度要求,所以这里我们着重讨论如何保证孔的位置精度。
  1.控制底孔的精度。要保证孔的位置精度,在加工底孔时必须做到“三个精确”:画线精确、冲眼精确、起钻精确。
  第一步:画线精度对于孔位精度有着至关重要的作用。要检查高度尺的划针脚是否锋利,画线的要求要细而深,最好一气呵成避免重复划线,这对提高样冲眼的位置精度是很有帮助的。
  第二步:当孔位十字线划出之后,为了方便钻孔起定心,需要用样冲冲眼。打样冲眼时,可将样冲沿着一个方向的画线凹槽向十字中心移动,当感觉样冲尖顶有掉在坑里的感觉时,说明样冲已在十字中心了,此时样冲一定要垂直,轻轻敲击样冲,打上冲眼,然后观察冲眼位置是否准确,如果不准确需要及时纠正,再用锥度大一些的样冲把样冲眼扩大,然后根据所钻孔用划规划出几个大小不等的同心“检查圆”或“检查方”。
  第三步:起钻是先使钻头对准钻孔中心钻出一浅坑,观察钻孔位置是否正确,并要不断校正,使钻孔位置准确。由于钻头的横刃较长,容易使钻头的中心与孔的中心不重合,使孔偏移,所以我们可以选择几乎没有横刃的φ3mm钻头起钻,然后再扩孔。由于φ3mm钻头几乎没有横刃可提高起钻精度。起钻时,要从前后、左右两个方向观察定心钻是否对准了孔的中心,确认无误后再开始起钻。也可以不夹紧工件,在起钻前基本对准位置,起钻时由定心钻自己找准位置,此方法对精度较差的钻床比较适用,但在操作时要注意安全。
  2.扩孔的位置控制及纠偏方法。
  (1)提高扩孔精度的方法。在钻底孔时能做到以上“三个精确”即可有效提高钻孔位置精度,为下一步扩孔打下良好基础。如果底孔精度检测符合要求,那么扩孔则简单了许多,但是为了避免扩孔时产生新的位置误差,也需要采取相应措施。首先扩孔钻钻头顶角要适当磨小,增强自动定心效果并减少振动,以及钻削时的径向切削力。然后控制手柄向下进给钻头,使钻头触碰底孔端口,并用手转动钻夹头一到两圈,使钻头两主切削刃同时与底孔完全接触,最后再开动钻床进行钻孔,这样操纵基本上能保证钻孔的位置精度。
  (2)扩孔纠偏操作技巧。以上讨论的扩孔方法,前提是底孔精度合格,如果由于操作误差以及设备精度影响,有时底孔将不能满足下一步加工要求,我们如何把孔的精度控制在要求公差范围内呢?这就需要采用“纠偏法”。
  第一种方法“扩孔纠偏法”。这种方法适合孔的位置偏差比较小的情况,一般来说孔的位置超差在0.15mm以内,可采用“扩孔纠偏法”。什么是“扩孔纠偏法”呢?此法实质在扩孔的过程中消除位置偏差。我们把底孔的圆心称为“实际圆心”,把图纸上标注的圆心位置称为“理论圆心”,“扩孔纠偏法”的实质就是把扩孔钻钻头中心对准“理论圆心”在扩孔加工的过程中消除原底孔的位置偏差。如图3所示,假设左边孔的标准孔心与边距离是30mm和20mm,在加工过程中因各种因素影响,实际尺寸为30.1mm和20.1mm,而且是两个方向同时出现较大偏差,怎么解决呢?我们可以通过三角函数计算出扩孔钻需要的偏移量。计算过程如下(计算结果四舍五入):   Sinθ=对边/斜边
  Sin45°=0.1/斜边
  斜边=0.14mm
  根据计算数据我们只需按照方向将工件向偏差的相反方向移动0.14mm即可找到“理论圆心”位置,然后固定平口钳使之在加工过程中不因切削力的影响而发生位移,其次修磨扩孔钻加大钻头顶角角度保证主切削刃锋利。最后在装夹时尽量缩短钻头露出钻夹的长度,以保证钻头的刚度和强度,防止扩孔中钻头过多偏斜的现象,有利于保证扩孔精度。
  第二种方法“修孔纠偏法”。如果我们在加工完底孔之后发现误差较大,超过了0.15mm,若我们任然采用“扩孔纠偏法”,势必使纠偏变得很困难以及低效。我们可采取小圆锉修孔的方法,将尺寸大的那半圆边修掉,修孔部分应与原底孔圆弧过渡平滑,修完后圆孔变成椭圆形,椭圆圆心应与孔的“理论圆心”重合,然后再进行扩孔。具体加工步骤分为以下四步。
  第一步:测量计算位置偏移量。确定修锉底孔部位,修锉部位为“实际圆心”与“理论圆心”的延长线方向,修锉余量为“实际圆心”与“理论圆心”的连线长度Δ的两倍,修锉余量为2Δ。修锉后孔的外形应接近椭圆状,并且椭圆的几何中心与标准孔“理论圆心”重合。(椭圆短轴为原底孔直径,椭圆长轴长度为原底孔直径+2Δ。)
  第二步:锉孔的工具与方法。使用直径较小的圆锉将尺寸大的那半圆边修掉,被修孔部分应与原底孔圆弧过渡平滑,避免钻头因内孔形状不对称而出现受力不平衡,钻孔时产生新偏差。修孔时如果孔边余量较小,可以直接在台虎钳上手工修锉,如果余量较大时,可把圆锉夹于钻床的钻夹头内,借助钻床的旋转运动结合手工上下移动工件快速加工。
  第三步:扩孔加工。扩孔时钻头尽量露出钻夹头短一些,钻头顶角修磨的小一些,切削低速放低一些。
  第四步:检测孔精度是否合格。如果不合格且还具有加工余量时则重复上述过程,直至符合图纸要求为止。

以上是普通钻孔的一些常识,希望大家看后能从中学会一些钻孔的技能,为中国工业4.0贡献自己的一点绵薄的力量。

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