深孔加工技术研究
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深孔加工工艺探讨摘要:深孔加工一直是孔系加工中的难点。
深孔加工不仅加工量大,加工效率较低,且对加工设备、加工刀具耐用性及加工工艺提出了更严格的要求。
随着现代科学技术的发展,新型产品的不断更新换代,对产品深孔加工质量提出了更高的要求。
因此,研究深孔加工已经成为机械加工行业的必要。
关键词:深孔加工加工设备刀具耐用性加工工艺加工质量中图分类号:p624.41. 深孔定义一般机械加工方面将孔深l与孔径d之比:l/d>5的孔称为深孔。
原因为:一般实料孔采用麻花钻加工,麻花钻直径d、螺旋角β和螺旋槽导程p成以下关系:p/πd=tan(β)(1.1)在实际生产中,为了保证麻花钻在钻削过程中的排屑质量,麻花钻一次钻到底即不退刀的情况下,钻孔深度l 5的孔称为深孔。
深孔加工分为:一般深孔加工、精密深孔加工和电深孔加工,这里主要介绍一般深孔加工。
一般深孔加工按照加工方式包括以下几种:实心钻孔法即原毛坯无孔,采用钻削加工出孔;镗孔法即已有底孔,为满足孔的精度及表面粗糙度采用镗削加工孔;套料钻孔法即用空心钻头钻孔,加工完成后毛坯中心残存一根芯棒的方法。
现在产品多为焊接件、锻打件等,原毛坯大部分为无底孔结构,故实心钻孔法是现在深孔加工最常用的加工方法。
下面将重点介绍实心钻孔法。
2.加工设备的选择其中适合深孔加工的设备主要包含以下几种设备:镗床、钻床、专用钻孔机、铣床、加工中心等。
根据加工工件的结构特点、现有加工设备性能、工装等进行加工设备的选择。
由于镗床、钻床、专用钻孔机等设备在加工孔前,需要借助划线或其它加工方式确定孔在整个工件中位置后,方可加工。
从而导致工件加工时工序较为分散,需要多次装夹产生大量的辅助加工时间,故在加工设备及条件允许的情况下不提倡使用镗床、钻床、专用钻孔机加工孔。
相对以上三种设备,铣床及加工中心在加工孔时,只需要在编制加工程序时确认加工孔位置坐标即可,从而实现了工序集中原则,避免多次装夹造成的装夹误差,不仅缩短了加工辅助时间且提高了加工精度。
基于机械加工的深孔加工技术探析深孔加工是一种用于加工长孔或深孔的技术,通常用于制造汽车零部件、航空航天零部件、模具以及军事装备等领域。
这种加工技术广泛应用于工业生产中,而基于机械加工的深孔加工技术是其中的一个重要分支。
本文将从机械加工的角度,探析深孔加工技术的发展历程、优势及影响因素,以期为深孔加工技术的研究和应用提供参考。
一、深孔加工技术的发展历程深孔加工技术起源于18世纪,当时主要用于加工火炮管和火枪管。
随着工业化的进程和科学技术的进步,深孔加工技术得到了不断的发展。
在20世纪初期,传统的深孔加工方式主要是采用钻孔、铰削和扩孔等手工操作,效率低、精度差,且不能适应大批量生产的需要。
随着机械加工技术的不断进步,出现了很多新的深孔加工技术和设备。
目前,深孔加工技术已经广泛应用于机械制造、汽车工业、模具制造、航空航天等领域,成为现代制造业不可或缺的重要工艺之一。
随着工件的结构越来越复杂、生产效率的要求越来越高,深孔加工技术的要求也越来越高,传统的深孔加工方式已经不能满足工业生产的需要。
基于机械加工的深孔加工技术相对于传统的手工操作方式,有着诸多优势。
机械加工可以提高加工效率,保证产品的质量和精度。
机械加工设备可以进行自动化加工,减少了人工干预,提高了生产效率。
机械加工可以提高工作环境,减少对操作人员的要求。
传统的手工操作方式存在安全风险,而机械加工可以减少了这些风险。
机械加工可以减少生产成本,提高企业的竞争力。
自动化机械设备可以减少劳动力成本,提高生产效率,降低生产成本。
深孔加工技术的加工精度、表面光洁度、加工速度等方面受到很多因素的影响。
材料的选择对深孔加工的影响很大。
不同种类的材料对深孔加工的难度和要求不同,需要根据具体的材料特性来选择合适的机械加工设备和工艺。
深孔加工设备对加工效果也有很大的影响。
不同的设备有着不同的加工原理和加工精度,需要根据加工要求来选择合适的设备和工艺。
操作人员的技术水平也对深孔加工的影响不容忽视。
铝合金深孔加工的加工技术研究铝合金是常见的材料之一,它具有较高的强度和韧性,同时重量轻、耐腐蚀。
因此,铝合金被广泛应用于工业制造、航空航天、汽车制造、轨道交通等领域。
然而,由于铝合金的加工难度较大,其中深孔加工尤为困难。
因此,如何优化深孔加工的加工技术,成为工业制造中值得研究的课题。
一、深孔加工的难点深孔加工是一种高难度的机械加工技术,特别是在铝合金加工中,加工难度更大。
这主要体现在以下几个方面:1.深孔加工难度大:铝合金材料通常较硬,如果要加工深孔,则需要使用长刀具,其间隔较大,刚性较差,加工过程容易产生震动和共振,导致加工质量下降。
2.加工过程难以稳定控制:由于铝合金材料的导热性能较强,因此在加工过程中,热量容易积聚,导致孔壁发热变形,加工质量降低。
3.加工效率低:加工时需要使用多道工艺,工艺繁琐,加工效率低,生产成本高。
二、技术创新针对铝合金深孔加工的难点,需要技术创新,以提高加工效率和加工质量。
1.刀具研发:针对铝合金材料的硬度和韧性,研发出具有适当刚性和稳定性的合金刀具,提高了加工效率和加工质量。
2.冷却液研发:针对铝合金材料导热性能强的特点,开发出高效的冷却液,显著提高了加工的稳定性。
同时,冷却液可以降低加工温度,减少材料变形,提高了加工精度。
3.数控技术应用:数控技术可以实现自动化加工,减少了工艺繁琐的环节,也降低了人工干预的机会,提高了加工效率和加工质量。
4.高速切削技术:高速切削技术可以减少加工过程中的震动和共振,提高了加工精度和表面质量。
三、工艺控制对于铝合金深孔加工,需要严格控制加工过程中的各项参数,以确保加工质量。
1.深孔加工过程中需要保证机床稳定性,采用重负载的机床和刚性较强的刀具。
2.精确控制加工速度,以保证切削力和热量的控制。
3.精确控制加工深度,以避免切削过深带来的损伤和热量过多的问题。
4.合理选择冷却液,确保其能够有效地冷却刀具并降低材料的加工温度。
四、结论总之,铝合金深孔加工是一项高难度的机械加工技术,需要技术创新和工艺控制。
机械加工深孔加工技术研究论文机械加工深孔加工技术研究论文一、研究背景深孔加工是目前机械加工领域的一个热门技术,适用于制作特制的精密孔和精密轴。
特别是在一些外国企业的高精密加工领域和国防军工等领域,深孔加工都被广泛应用。
深孔加工在航天、军工、锅炉和化工等高端制造领域有着重要的地位。
然而,由于深孔加工的特殊性,其难度和风险相对较高。
长时间的孔加工过程和复杂的孔形结构都会给孔加工带来较大的不确定性和变异性等风险。
因此,在深孔加工领域,深入研究其加工技术和优化方法,提高深孔加工的加工质量和效率,对于提升我国制造业的技术水平和产品质量有着重要的意义。
二、研究内容和方法本论文通过对深孔加工的研究和实际应用,系统地分析了深孔加工技术的相关原理、特点和应用方法。
并在此基础上,提出了一种优化深孔加工的方法。
该方法主要涉及到以下几个方面:1. 工艺参数优化,在保证加工质量、安全性和效率的基础上,寻求合适的加工参数组合。
这里所指的工艺参数包括加工切削速度、进给速度、切削深度和加工精度等。
2. 加工设备优化,根据加工孔的形状和材料特性,合理选择深孔加工机床和刀具。
对于不同的孔型,采用不同类型的刀具和工艺流程,以保证加工的效率和质量。
3. 加工过程监控,在加工过程中通过监控切削力、温度和位移等参数,实时反馈并控制加工过程。
通过数据分析和处理,优化加工过程控制,提高加工质量。
4. 刀具润滑改进,在切削过程中应选用合适的刀具润滑方式,以降低切削力和工具磨损程度,提高加工效率和质量。
本论文的实验内容主要包括了深孔加工试样制作、加工参数优化和加工质量评估等。
通过分析加工过程中的各项参数,对加工效率和质量进行了比较和分析。
三、研究结论通过本研究的实验和分析,可以得出以下结论:1. 在深孔加工中,加工参数的选择和优化是关键。
不同的参数组合会直接影响加工效率和加工质量。
因此,应选用适合的参数组合以保证加工效果。
2. 加工设备对于深孔加工的影响较大。
技术与应用A PPLICATION157OCCUPATION2014 11摘 要:本文探讨了深孔加工的特点、关键技术、加工类型、刀具及结构等问题。
关键词:深孔加工 加工特点 关键技术 加工方法浅谈深孔加工技术文/杨营营所谓深孔,是指孔深与孔径之比大于5的孔。
深孔又分为一般深孔(L /d >5~20)、中等深孔(L /d >20~30)、超深孔(L /d >30~100)三类。
不同类型的深孔,其加工方法也不相同。
一、深孔加工的特点和关键技术1.深孔件加工的特点一是深孔加工时,孔轴线容易歪斜,钻削中钻头容易引偏。
二是刀杆受内孔限制,一般细而长,刚性差,强度低,车削时容易产生振动和“让刀”现象,使零件易产生波纹、锥度等缺陷。
三是钻孔或扩孔时切屑不易排出,冷却润滑液输入困难。
四是加工时难以观察孔的加工情况,加工质量不易控制。
2.深孔加工的关键技术深孔加工的关键技术是深孔刀具几何形状的确定和切削时的冷却、排屑问题。
在加工中可采用以下措施来保证加工质量:一是粗精加工分阶段进行,二是合理选择加工刀具,三是采用导向和辅助支承,四是配置冷却液输入装置。
二、深孔加工类型一是按其所用刀具分类,可分为实心钻孔法、镗孔法、套料钻孔法。
二是按运动形式分类,可分为工件旋转,刀具做进给运动;工件不动,刀具旋转又做进给运动;工件旋转,刀具也做反向旋转又做进给运动;工件做旋转运动与进给运动,刀具不动,这种形式采用不多。
三是按排屑方法分类,可分为外排屑、内排屑。
三、深孔加工刀具及其结构1.扁钻该刀具结构简单,容易制造,在钻削加工时冷却液由钻杆内部注入孔中,切屑从零件孔内排出,适用于精度和表面粗糙度要求不高的较短深孔。
图1 简易扁钻1-钻头 2-钻杆 3、4-紧固螺钉2.单刃外排屑小深孔钻该深孔钻由切削部分和钻杆焊接而成,切削部分用W 18Cr 4V 制造或硬质合金刀头镶制;钻杆为35#~45#钢无缝钢管,上压120°V 形槽用以排屑,中空可通过切削液,从自切削部分腰圆孔处进入切屑区域。
机械加工中深孔加工技术的研究摘要:在机械工程行业壮大发展的背景下,机械化工艺水平,深加工技术在现实生产活动中得到了广泛应用,该项技术虽然能创造出较好的效益,但是客观上讲技术应用中还滞留着一些问题。
本文简单分析了深孔加工技术应用的重点与难点,包括技术操作难度较高、钻孔操作有应局限性、碎屑外排环节有问题等,简单分析以上状况的成因,以促进深加工技术有效应用为目标,总结技术要点及应用策略,希望能给同行实践过程带来些许帮助。
关键词:机械化加工;深加工;难点分析;技术应用引言机械加工制造是我国的传统行业之一,其直接关系着国民经济的整体发展水平。
机械化加工生产中可供选择的技术方法有很多,深加工就是其一,其在促进我国机械加工水平全面提升方面表现出良好效能。
深孔通常是孔长度和直径比大于5~10的孔。
通常而言,在机械化加工生产中,深孔的实际加工数量在总量内占比约50%。
综合以上数据,能够认识到做好深孔加工工作的必要性。
为了能全面提升深孔加工效率与质量,应积极研发适宜且高效化的深孔加工技术,并结合实际情况持续完善技术应用过程,彰显新技术的优势,促进我国机械行业获得更大的发展进步。
1深孔加工技术的重点和难点1.1技术应用难度较高主要体现在如下几个方面[1]:一是基本上是孔径小,孔深大的条件下进行生产,受限于设备或刀具因素的制约,加工时出口位置容易产生偏差。
二是由于孔深大,切削过程中切屑不能及时有效地排出孔,以致加工时容易发生金属屑堵塞造成孔壁局部的不良状况,甚至刀具断裂的情况。
三是配备的钻头及定位夹具均会对深孔加工技术应用效果产生较大的影响。
长时间进行深孔加工作业会导致定位导向件发生不同程度的磨损问题,以致深孔半径、深度等指标和设计要求之间出现很大的出入,不仅影响加工的精准度,还弱化深孔加工技术的价值。
四是造成钻头及加工夹具发生磨损情况的因素不唯一,而加工部位的冷却效果差、温度较高等被认定是引起磨损问题的两大主因。
1.2深孔钻加工有一定局限性钻孔作业过程中,加工零件的材质可切削性,被加工的孔深与孔径比例也局限于加工条件,钻孔的刀具刚性和排屑效果也会限制深孔的加工质量。
深孔加工技术研究
作者:金英卓邵健
来源:《中国科技博览》2016年第05期
[摘要]深孔加工技术一直是国内机械加工技术的难点,本文探索利用枪钻在车铣加工中心上进行深孔加工,大大提高了深孔加工的质量和效率,为国内深孔加工技术填补了空白。
[关键词]深孔;枪钻;加工中心
中图分类号:TG713 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)05-0240-01
引言
随着数控设备的普及和数控技术的成熟,应用车铣复合加工中心加工深孔已成为可能。
本文通过开发车铣复合加工中心深孔加工的功能,利用枪钻解决深孔加工问题,通过摸索试验设计合理的深孔加工工艺,选择合适的深孔加工刀具和切削参数,编制合理的深孔加工数控程序,为利用枪钻进行深孔加工探索出一条切实可行的方案。
1.零件的设计要求
本次加工的目标零件,毛坯为棒料,零件材料为难加工的高温合金材料,零件总长
103mm,杆部内孔为φ6mm,壁厚为2mm,内孔表面粗糙度要求为Ra3.2,长径比为20:1,外圆端面的垂直度为0.05mm。
2.工艺性分析
该零件属于深孔加工的零件,采用普通的加长钻头很难加工。
由于采用棒料加工,在机加过程中取出的余量较大,故粗加工后安排消除应力热处理。
零件壁厚较薄,为保证内外圆同心和外圆对端面的垂直度,将深孔,外圆和端面安排到一道机加工序进行。
3.深孔加工方案设计
3.1 枪钻加工方法简介
常用的深孔加工方法有单管钻系统(必须专用设备进行加工)、吸钻系统(加工中心等)和枪钻等,吸钻的加工直径在φ15mm以上,枪钻的加工范围为φ0.6~50mm。
该零件深孔直径为φ6mm,故选择枪钻在具有高压内冷装置的车铣复合加工中心上进行。
枪钻时先进高效的孔加工技术,可用来加工深孔(长径比250:1),也可用来加工浅孔(长径比1:1)。
枪钻是由钻柄,钻杆和钻头三部分焊接在一起,中间有一个通孔,适用于切削铸铁、碳钢、铜、铝合金、合金钢等,枪钻将钻孔、镗孔、铰孔一次完成,一次走刀便可以加工出高精度(IT7-IT9)、精直线度(0.16~0.33mm/1000mm)、低粗糙度(Ra3.2~
Ra0.1)的孔,其钻削速度达到30~100m/min。
枪钻是单边刃切削工具,本身不具备自动定心的功能,需要外部引导准确钻入工件,有两种引导方式:方式1,在钻削全过程中采用钻套;方式2,引导孔导向方式钻削(在加工中心上常用),合金钻头已经完全钻入零件基体,便可以实现枪钻钻孔自动导向功能。
枪钻不仅适用于深孔钻孔专用机床,也可以应用于其他传统机床,例如加工中心和数控车床。
切削液通过钻柄的中孔到达切削刃部位,切屑沿着“V”字型排屑槽排除。
不同于枪钻专机,加工中心很少采用钻套进行导向,需要在工件上预钻导向孔,导向孔必须满足孔径公差(比枪钻直径稍大+0.01~+0.02mm,公差等级H8)和孔深(1.5d~3d)等方面的要求。
3.2 深孔加工方案的实施
在车铣加工中心上用软三爪卡盘夹持棒料,依次进行平端面→钻导向孔→钻深孔→粗车外圆及端面→精车外圆及端面工序。
深孔加工采用的是具有高压内冷装置的车铣复合加工中心,和伊斯卡SCD060-035-060 ACG5IC908φ6mm中空内冷硬质合金钻头(加工导向孔)、GD 06000-0100-55-
IC908φ6mm×110mm枪钻(钻头部分是硬质合金,杆部为钢的焊接结构)和HSK A50 EM
16×90E侧固刀柄。
首先采用试验件进行加工,共进行了8种方案的试验,试件加工效果最优的试验方案如表1和表2。
将加工完成的试件用φ2.7mm的孔探仪检查内孔表面粗糙度,发现导向孔表面粗糙度合格,枪钻加工出的深孔表面有划痕,将试件剖开,用轮廓仪检测,结果粗糙度在Ra0.6-Ra1.7之间,完全合格。
采用表1中钻导向孔的加工方案和表2中枪钻钻深孔的加工方案,经过11件零件的试加工,孔径尺寸和表面粗糙度完全满足零件加工精度的要求,φ6×15导向孔加工时间为4分钟,φ6×105孔用枪钻加工时间为8分钟。
4.深孔加工工程存在的问题及解决措施
问题1:在导向孔加工过程中,采用中空硬质合金钻头及高压内冷方式一次钻削到位,由于设备刀具主轴精度交叉,刀柄非密封刀柄,内冷装置没有起作用,外喷冷却液无法喷射到刀
尖上,刀具冷却效果差,又加上刀具切削刃长达45mm,导致加工出的导向孔锥度较大,为19′。
解决措施:方案1:经过分析后,认为刀柄磨损,跳动大,后更换新刀柄和卡簧,重新钻孔,结果导向孔为14′19″,效果仍然不理想;方案2:采用国产短硬质合金钻头,刃长
28mm,采用循环指令钻孔,外部冷却,结果导向孔为3′26″,完全可以满足加工精度的要求。
问题2:在用枪钻钻深孔时,枪钻进口直径为φ6.01mm,出口处为φ5.98mm,孔径尺寸偏小,内表面有明显划痕。
解决措施:采用调整加工参数的方法一进枪钻在进入导向孔时反转进入,正转加工,出口时不转快速退出,对内孔表面质量和孔径尺寸均无影响,经检测,内表面划痕在设计图规定的表面粗糙度范围内,属于合格状态,与国外先进设备加工的孔径表面质量相仿。
对于孔径偏小的解决措施是增大枪钻的直径,采用孔径中差作为枪钻的名义尺寸,但因为经费和时间有限,未进行进一步的试验验证。
如果孔径公差采用钻孔的双向偏差,则所加工的零件全部在公差带范围内,皆合格。
问题3:再用枪钻钻深孔时,当加工到第4件时,发现加工声音异常,于是调低进给倍率为90%,继续加工,完成第4件和第5件零件的加工,但加工到第6件时,加工深度到达
78mm时,钻头折断。
解决措施:用电加工和在另一端钻头的方式将折断的钻头取出,用扩孔钻修复孔径。
限制每把刀具加工零件的数量,每把枪钻最多加工5件零件,且在加工到第4件和第5件时,进给速度采用倍率调整,为表2方案8钻孔时的90%,以防止钻头折断。
5.结论
目标零件在具有高压内冷装置的车铣复合加工中心上利用枪钻进行深孔加工,经过在试件上进行多种方案的试验,最终确定采用表1中钻导向孔的加工方案8和表2中钻深孔的加工方案8,经过11件零件的试加工,孔径尺寸和表面粗糙度完全满足零件加工精度要求,为了保证产品的质量稳定性,每把枪钻最多可以加工5件零件。
枪钻深孔加工的效率是普通扩孔钻加工效率的5倍以上。
作者简介
金英卓(1982-),男,辽宁沈阳人,研究方向:机械制造。