利用普通镗床完成深孔加工

2022-09-10

1 问题的提出

某系列船只在轴系零件艉轴管的轴向增加了温度传感器放置孔。该孔直径Ф12mm, 长755mm。在机械制造行业中, 长度与孔径之比的比值较大的内孔称为深孔, 可以用来钻削深孔的钻头, 称为深孔钻。但是, 深孔的深径比 (即孔的深度与孔的直径比值) 一般均为5～10。而由于该船的特殊性, 使得该孔的深径比为:属于特殊深孔 (见图1) 。

2 问题的分析及解决

深孔加工时最难解决的问题就是排屑问题。深孔加工时处于封闭状态, 操作者不能直接观察刀具的切削与磨损状况, 冷却润滑液不易进入切削区域, 切削热不易向外传散, 切削温度就会增高。排屑情况如果不好, 就使得切削温度升高过快, 很容易使钻头挤塞。

如果采用内排屑法, 将冷却润滑液从钻杆外圆与工件孔壁间隙流入, 在钻杆中心汇同切屑一起排出, 那么钻杆外径就要增大 (内孔尺寸必须达Ф16以上) , 虽然刀具的刚性加强, 冷却排屑效果也较好, 但机床必须装置受液器与液封, 并必须附设一套供液系统。显然, 无论从成本方面及适用性方面都不十分理想。

如果采用外排屑法, 将冷却润滑液从钻杆中心流入, 由钻杆与孔壁之间的间隙汇同切屑一起排出。虽然不需要专用机床与专用辅助工具, 排屑间隙和容屑空间也较大, 但却需要定制专用的钻杆。

在没有特制的刀具及相应的必备设备的情况下, 为了顺利实现加工任务, 可以从以下几个方面给予充分的考虑。

(1) 首先从工艺策略上进行分析。由于该孔的特殊性, 决定了加工该孔的工序为重要工序, 有可能在此工序发生意外, 因此, 在制定工艺原则时, 我们确定先加工此细长孔, 然后再进行以下工序, 以便将风险降到最低。

(2) 切削工具的准备。在加工深孔时, 原则上需要采用特殊的深孔刀具, 特制的深孔刀具上要有导向措施与装置, 以提高刀具的刚性, 保证钻头在工作中的导向问题。在没有特制深孔刀具的前提下, 需要准备Ф12mm普通钻头4把 (至少) 见表1。

先利用钻头1加工该细长孔, 达到一定长度之后, 换钻头2继续加工, 这样, 由钻头1加工出的孔即可成为钻头2的定位孔, 依次类推, 这样, 钻头在加工该孔时不会使钻头偏离中心, 起到了消除偏差的作用, 从而保证孔的直线性和加工精度 (如果有可能, 可使后续钻头直径稍小于前序钻头直径Ф0.1mm～0.2mm) 。

(3) 选择合理的切削用量。深孔加工时, 为保证断屑与排屑的畅通, 应经常退出钻头进行排屑和冷却, 以免钻头卡住和过热。在加工长度短于200mm时, 可以进给20mm一退刀, 进行倒屑;当加工到200mm～400mm之间, 就要保证10mm一退刀, 进行倒屑;在400mm以后, 就要5mm一倒屑。这样做的目的除了能及时把切削液、润滑油引到切削区, 使切削区域得到充分的冷却与润滑外, 还可以及时清除钻头上残留的铁屑, 以免造成钻头与零件的挤塞。需要注意的是, 要使用手动进行轴向进给, 并且用力要均匀、慢速, 以减少切削热的产生 (甚至不产生) 。切屑始终要保持碎屑状态, 没有变色现象的发生, 用手处摸铁屑无明显切削热。切削用量:主轴转速:300r/min。