车床加工细长孔的工艺探讨

用普通车床加工细长孔,夹具和钻具的设计是关键。设计适当的夹具和钻具、采用合适的加工工艺,在普通车床上进行精度要求不高的细长孔的加工是可行的。

1 细长孔的钻削加工在机械加工中一直是一件难度较高的工作。因此,批量加工细长孔工件,一般都使用专用设备。能否在普通车床上实现精度要求不高的细长孔的加工,对缺乏专用加工设备或单件小批量生产有着十分积极的意义。

2加工工艺分析:在普通车床上进行加工,主要存在以下困难:

(1)工件的精确定位

工件的装夹定位,直接关系到钻孔加工精度。深孔加工容易钻偏的原因,除钻具的刚性及加工轴向作用力的大小外,工件的装夹定位也是主要影响因素之一。因此,要根据工件的尺寸要求结合具体的加工设备、工艺方法设计专用的夹具,以解决工件的装夹定位。

(2)适用于普通车床的长杆切削钻具

超深孔的钻削加工,适用的长杆钻具是必须的。市场上很难买到适用的超深孔钻具,因此,必须根据工件的加工尺寸要求设计适用的长杆钻具。

(3)加工过程中的冷却及排屑问题

超深孔的钻削加工过程中,保证切削部位的有效冷却及切屑的连续排出,是加工过程得以持续进行的关键,也是防止夹钻及保证钻具使用寿命的关键。常规冷却方法在超深孔加工过程中切削液不能直接注入切削区域,冷却效果及排屑效果都没有保证,因而不适用。冷却及排屑问题必须在设计长杆钻具时,作为重点考虑的内容。

(4)钻孔切削工艺

在普通车床上加工细长孔,切削工艺参数也是需要认真探索的重要问题。工件的旋转速度、刀具的进给速度、切削液的流量压力以及根据排屑的效果,是否需要考虑退刀排屑等都是需要认真研究的重要工艺参数。

3夹具设计

3.1工件夹具 夹具的形式必须结合具体的加工设备及工件尺寸,以保证工件在加工过程中能准确定位,且装夹方便为原则。本工件因外径较小,可置入车床的主轴孔内。设计考虑将工件的大端(钻孔端)夹持在车床的卡盘上,另一端置入车床的主轴孔内。夹具的设计,只要考虑工件小端(置入主轴孔内的一端)?的定位,保证工件中心与车床主轴中心同轴即可。小端在车床的主轴尾端,结合车床主轴内外径尺寸,设计合适的定位锥套及压紧螺母即可达到装夹定位的要求。需要特别注意的是,锥套锥角必须与工件的倒角一致。

3.2钻具夹具 在细长孔的加工过程中,长杆钻具的夹持方式有两种选择:一是将钻具夹持在尾座上,另一种方式是将钻具夹持在刀架上。因普通车床的尾座没有进给拖动,工作时需要人工控制,难于做到匀速进给,容易发生进给量过大使长杆钻具发生弯曲,造成偏孔。将钻具夹持在刀架上,则可利用刀架的拖动系统方便地控制和调节钻削速度,易于做到匀速进给,有利于保证加工质量。钻具夹具像车刀一样夹持在刀架上,而长杆钻具被夹持在夹具上。为了方便根据加工进度随时调整钻具夹持位置,在夹具上设置了两个夹紧螺钉,松开螺钉即可移动夹具或钻头,非常方便。

4长杆钻具的设计

长杆钻具是细长孔加工的关键工具,其性能的好坏直接关系到加工工艺的成败。

4.1长杆钻具的结构

长杆钻具在工作过程中,要同时承受扭矩和轴向压力。因此,长杆钻具必须具有一定的轴向稳定度及一定的抗扭强度。更为重要的是,长杆钻具的结构形式必须满足冷却及排屑的要求。长杆钻具应是管柱状结构,其内孔是冷却液的流入通道,钻杆杆体外径与工件的内孔壁之间应有足够的间隙,保证冷却液及切屑的顺利排出。由于加工制作整体的空心长杆钻具有难度,采用成品锥柄麻花钻与空心杆体进行组合将较易加工。其尾端的马牙扣是与冷却软管的连接端,带内螺纹的另一端与经过加工的成品锥柄麻花钻连接。

4.2长杆钻具的选材和加工制作

(1)选用外径14mm、长度1300mm的厚壁无缝钢管作为接杆体,

(2)选用Φ15mm的成品锥柄麻花钻头,将其锥柄加工成M10的外螺纹,螺纹长度为18mm。

(3)将选用的钻头磨刃后旋接于空心杆体上,并检查钻头与杆体的直线度和同轴度。

(4)用适当的焊接方法(如气焊)将钻头与杆体焊为一体。焊接时,采用适当的措施防止钻头过热退火软化。

(5)焊接后用砂轮磨去焊缝的高点,并在钻头排屑槽尾端磨出冷却槽(冷却槽应对正接杆上的小孔.

(6)检查钻头与杆体的直线度和同轴度,如果在要求的范围内,则一支合格的长杆钻具加工完毕。经试验发现,杆体材料的硬度不宜过高,否则易产生钻孔偏斜。

5加工工艺

5.1工件预加工

倒角加工:为了保证工件的装夹精确,工件小端(夹具固定端)的倒角角度必须与定位锥套一致。

导向孔的加工:在工件大端(钻孔端)打好中心孔后,用Φ15mm的麻花钻头在工件中心孔部位钻孔,钻至最深处即可。此孔的作用为长杆钻具加工的导向孔,同时也可为后面的钻孔减少加工时间。

5.2工件及长杆钻头的装夹

工件的装夹由卡盘与定位锥套配合,较易保证定位精度。钻头夹具夹持于刀架上,重要的工作就是找中心位置,必须仔细调整,反复确认。

5.3冷却液

冷却液有着冷却、排屑及对钻头进行润滑的多重作用。冷却效果好、排屑顺畅、润滑有效是在深孔加工中对冷却液的基本要求。经对多种冷却液的应用研究,发现柴油与乳浊液的混合液综合效果最好。

5.4退刀排屑

在钻孔加工过程中,要密切注意冷却液的流动及切屑的排出是否顺畅。如果发现排屑不顺、冷却液流动不畅,则有必要暂停加工,进行退刀排屑。

5.5切削参数

切削参数的选择对加工质量的影响可谓是立竿见影。工件的转速与切削进给量的合理配合是保证加工质量的关键。

6结语

超深细长孔的加工是机械加工中的一个难题。利用普通车床实现细长孔的加工,对广大中小加工企业有着较高的实用价值。采用适当的工装夹具、选择合理的工艺参数,利用普通车床实现对精度要求不高的超深细长孔的加工是可行的。