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镗孔加工
双击自动滚屏 发布者:www.lcsjcgg.com 发布时间:2023/11/27 阅读:327次 【字体:

在镗床工序中,深孔精密加工一直是孔加工中的难题,加工周期长,钻头、绞刀等工具损耗严重而本单位产品的深孔工件又比较多为此、设计新结构的刀具和工艺系统是改善深孔精密加工效果的有效方法。

针对材料为40Cr(调质)钢、长度为2800mm、孔经为Φ60+0. 08 mm、表面粗糙度为Ra0.8μm、直线度为0.12mm的缸体内孔精密加工,研制整套自导向镗铰刀及其工艺系统,经实际生产验证,加工效果较好,具体方法如下:

1自制导向镗铰刀自制导向镗铰刀,所用刀片材料为YW1,用楔块压紧在刀体上;导向体材料为T15(经淬硬处理),其外圆比刀片部位略小0.04-0.06mm

刀片和导向套的外圆表面均需研磨,使其表面粗糙度比工件加工后的孔壁粗糙度要求至少高一级以上。导向体内孔两端有材料为ZQSn10-1的衬套,衬套内孔与刀体为间隙配合。刀体、导向套、单向推力球轴承和锁紧螺母组装后,要求导向体及单向推力球轴承转动灵活,无轴向窜动;将镗铰刀顶装在偏摆仪上,用百分表检查,其刀片部位和径向全跳动应不大于0.01mm,导向体绕刀体转动时的径向跳动应不大于0.02mm

镗刀刀片的主要参数为:刃倾角λ=3°,前角γ=0°~3°,后角α=5°~8°,切削刃棱宽f1=0.05~0.08mm,导向刃棱宽f2=0. 2~0.25mm, 镗铰内孔时,刀具的断屑性能至关重要。如果切屑经常缠绕在镗杆或刀具上,就可能损坏刀片,损失已加工表面,且易堵塞出油管。因此,进行深孔镗铰加工时一定要保证断屑稳定可靠,即加工时切屑应定向流出,先卷曲后折断。为此需在刀片前处磨出一月牙洼状的断屑槽,使切屑卷成小卷,并越卷越大,直至受刀具前面和切屑表面的挤推而弯曲折断。月牙洼槽可在工具磨床上磨制,然后用20%白泥加80%碳化硅粉用水调成糊状作为研磨剂,用圆弧半径为1~1.5mm的铸铁研磨轮研磨15~30秒钟,即可达到要求。月牙洼槽的主要参数为:倒棱宽度f=0.55~0.85mm,槽宽B=1.3~1.5mm。 镗铰刀开始加工时,导向体对刀体可相对转动,因拉刀切削而产生的轴向力由单向推力球轴承承担,导向体与被加工孔壁保持滚动摩擦状态。过去设计的镗铰刀没有可转动导向体,而是在刀体外圆表面上布置了四处导向块,由于导向块太短,切削时,已加工孔壁处于滑动摩擦状态,导致孔壁不规则的周期性硬挤压而出现黑色条纹,未被挤压部位则呈现灰白色条纹。所以使加工后的孔壁全长表面形成明暗相间、有一定宽度的环状条纹。通过改进设计,采用可转动导向体后,加工后孔壁环状条纹消失,呈现出均匀光滑的黑色表面。 采用该镗铰刀加工时,切削参数为:转数n=100~120r/min,切深t=1.5~2.5mm(单边),走刀量S=0.3~0.5mm/min

2镗铰孔的工艺系统深孔镗铰工艺系统可安装在卧式镗床或铣镗床上进行加工。首先将工件上的孔粗钻至Φ77mm;然后用两个V形块装夹工件, 两端的固定圈用螺栓与工件外圆紧固,再将端盖、O形密封圈用内六角螺钉与固定圈紧固,最后从右端将镗杆连同镗铰刀一起送进,镗杆穿过衬套后,镗杆端头插入万向节套,用锥销锁定,再把定位套连导套一起套上镗铰刀,将定位套与右端固定圈连接紧固。安装完毕后,启动油泵电机,将冷却油泵入工件内孔,然后启动机床,镗杆旋转,开始进行切削加工。油泵参数为:压力8Mpa,流量121/min。冷却液为硫化油(加入适量氯化石蜡)。冷却油初起到冷却刀具的作用外,还可在刀片、导向体与已加工孔壁之间起到润滑作用,可减小摩擦,并将切屑从左端出油管强行排除。 该工艺系统的工件进给方向为向右移动,属拉力切削方式。与 推力切削相比,其镗杆、镗铰刀不承受轴向推力,故振动明显减小, 刀片不易崩刃。刀具进入被加工孔时, 刀片的导向刃可起到导向作用,刀片导向刃和转动体始终支撑在被加工孔的孔壁上,可平衡切削产生的径向切削分力,引导刀具顺利入孔,并可增强镗杆的动态 刚度,确保已加工孔的轴线不偏向,从而提高深孔的直线度。 刀片导向刃的另一作用是对孔壁起到挤压作用。在加工中,导向刃在切削力作用下,挤压被加工孔的孔壁,使其产生剧烈的弹塑性变形,从而熨平因切削加工形成的表面刀纹,降低孔的表面粗糙度。此外,在导向刃与孔壁的强挤压接触区,挤压高温很高,可使金属发生相变。由于导向刃的作用,导致孔壁附件金属层里的金相纤维拉长,晶格畸变。在充分冷却润滑条件下,表层金属急剧冷却形成冷作硬化层,并在孔的表层金属基体内产生残余应力,从而提高了孔壁表层的金属强度。由此可知。深孔加工的质量并非只取决于刀具切削刃的加工状况,而是与刀刃的切削,导向刃的表面挤压及导向体的支承等均有很大关系。 在深孔加工中,由于镗杆较细长,其扭转振动将直接影响加工精度,刀具耐用度和切削效率。如果有效控制镗杆振动,即可提高深孔加工精度。为此、研制的自导向镗铰刀上右切削刃、导向刃和滚动导向体,工件左端又有衬套可支承镗杆,并采用拉力切削方式,从而有效解决了镗杆振动问题,提高了深孔加工精度和孔壁表面质量。

3实际加工效果采用自导向镗铰刀及其工艺系统对缸体孔进行加工后,经检测,工件孔壁表面呈现均匀的黑色光亮表面,表面粗糙度可达Ra0.8μm,孔的尺寸偏差范围为0.02~0.05mm,孔的直线度用止、通量规检验合格。进一步采用测微法测量孔的直线度:先将工件孔调平,在孔的端口将指示器从端口探入孔中约300mm,经测量若干截面后,取其最大误差值作为直线度误差,测量结果小于0.02mm,全长直线度误差值小于0.08mm。刀具耐用度可加工4个工件。每加工完一件工件后,必须用金刚石、油石精研刀片刃口,若发现刀片崩刃且经研磨无效时,应及时更换刀片。再加工过程中,若出现断屑不良或因切屑堵塞造成加工中断,应及时退出刀具进行清理。此外,断屑槽的磨制质量也直接影响断屑效果,因此应严格按照设计要求磨制断屑槽。 此项成果在企业所有产品零件深孔加工中广为应用,效果显著,在提高效率的基础上,合格率达99%



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