小直徑深孔機械加工論文
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小直徑深孔加工是一種封閉狀態(tài)下的加工過程，受各種內(nèi)外部因素的制約，小直徑深孔加工過程很不穩(wěn)定，比一般的孔加工困難和復雜，經(jīng)常產(chǎn)生各種故障和問題，影響到最終產(chǎn)品的質(zhì)量。一是，小直徑深孔加工的鉆頭容易被折斷。小直徑深孔孔徑較長，不得不使用細長的鉆頭，鉆頭越小，剛度和強度越低，抗扭矩能力越差，很容易發(fā)生偏移或者振動的問題，大大影響了加工精度。而且小直徑深孔加工要求主軸有較高的轉(zhuǎn)速，鉆頭位置承受的切削力較大，鉆頭又比較小，兩個主切削刃在刃磨時很難保證絕對對稱，在受力不均衡的情形下，很容易發(fā)生鉆頭折斷的問題。另外，鉆頭轉(zhuǎn)速較高，產(chǎn)生較高的熱量，由于孔徑較長，冷卻液不易注入切削區(qū)，熱量又不能順暢的散發(fā)出來，鉆頭鉆芯和外刃在高溫作用下容易被燒傷。二是，精度難以有效控制。由于條件限制，小直徑深孔加工不能直接觀察刀具的切削和走刀情況，給加工過程控制增加了難度。而且在小直徑深孔加工過程中，產(chǎn)生的切屑殘留在深孔內(nèi)，容易堵塞，加劇了鉆頭與工件的摩擦且無法連續(xù)加工，導致小直徑深孔加工的精度達不到要求。如果加工件的材質(zhì)比較差，例如材質(zhì)的硬度、粘度、粗糙度等都達不到加工的要求，當鉆頭遇到硬的質(zhì)點時容易發(fā)生偏斜，即鉆頭易發(fā)生“引偏”，都會影響加工后的精度要求。
2小直徑深孔加工技術(shù)的改進
2.1對傳統(tǒng)麻花鉆工藝的改進
目前，小直徑深孔加工大多采用傳統(tǒng)的鉆擴、鉸等工藝。由于小直徑深孔加工對刀具要求十分嚴格，不僅鉆頭要鋒利，而且鉆頭與主刃之間的角度要嚴格相等，主切削刃長度也要保持一致，不然在加工過程中會發(fā)生傾斜等問題，影響加工精度。其中麻花鉆是小直徑深孔加工最常用的方法。近年來，隨著機械加工工藝的不斷改進，我們對傳統(tǒng)的小直徑深孔加工方法進行了很多改進和完善，麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)不斷優(yōu)化，加工穩(wěn)定性和精度越來越高。但一些固有的癥結(jié)依然難以解決，例如軸向阻力大、切屑寬、排屑困難、切削液難以注入等問題。在實踐中，經(jīng)常出現(xiàn)排屑不暢、鉆頭溫度過高，導致鉆頭損壞的問題。如果采用人工注入切削液的方法，盡管可以解決切削液難以澆筑的問題，但每次鉆削的深度比較淺，鉆頭要反復的進出，既影響了加工效率，又極大增加了工人負擔。在大規(guī)模機械零件加工中并不適用。為了解決這一問題，可以通過適當增大鉆頭頂角的大，在兩主刀刃后刀面上交錯磨出小窄槽。這種開分屑槽的方法能在切削用量不變的情況下降低單刃上的切削熱量，切屑的長度不改變，切屑體積變小即切屑橫截面積變小，從而改善了排屑和冷卻情況。試驗表明，由于改善了切削時排屑和冷卻條件，可以適當?shù)靥岣呒庸で邢饔昧?，提高加工效率，鉆頭的使用壽命也延長了許多。
2.2用槍鉆加工小直徑深孔
槍鉆鉆削是一種高效、經(jīng)濟的小直徑深孔加工方法，槍鉆由帶有V形切削刃和一個切削液孔的鉆頭、鉆桿及適用于某種設(shè)備而設(shè)計的鉆柄組成，槍鉆結(jié)構(gòu)如上圖所示。因最早應用于槍管的加工而得名，適合大批量零件生產(chǎn)加工。槍鉆鉆削效率高、精度高，因而得到廣泛的應用。槍鉆鉆削是一次進給深孔鉆削，并且要求鉆預制孔，對工件的要求比較高，如果待加工工件的硬度和粗糙度不符合標準，無法一次性采用槍鉆加工方法，要事先進行鉸孔來達到要求。在實際生產(chǎn)實踐中，槍鉆加工很難進行一次進給深孔鉆削，大多是采用分級進給的鉆削方式，在加工軋機方放置一處移動塊，上面設(shè)計一處Ф8x450的深孔。槍鉆加工的切削液從鉆頭的進油孔送到切削區(qū)進行冷卻、潤滑，有時工人并不清楚小直徑深孔中的切削狀況，在壓力的作用下，切屑有時并不能被切削液及時沖走，會造成槍鉆折斷的問題。因此，槍鉆鉆削加工要保持較高的轉(zhuǎn)速，鉆削開始時刀具的導向性要求高，如果車床本身主軸轉(zhuǎn)速達不到槍鉆鉆削的要求，可以利用增速器來提高轉(zhuǎn)速。如何進一步提高槍鉆加工效率成為廠家和研究機構(gòu)的重要研究課題。
2.3小直徑深孔精加工技術(shù)
小深孔精加工又稱為深孔的二次加工，通常是在首次鉆孔或者擴孔后，如何加工精度達不到預期的要求，就要進行第二次或者更多的深孔加工。小直徑深孔精加工難度大、要求高，一直是孔加工領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。通常，需要精加工的深孔加工零件有液壓缸、泵筒、武器發(fā)射管、儀器儀表用精密管、鉆膛刀桿、有特定技術(shù)要求的流體管道和用于進行物理化學反應的管道腔、精密傳感器管體等。值得注意的是，由于小直徑深孔精加工是二次加工，是在原有孔的基礎(chǔ)進行加工，因此不存在排屑等問題，加工過程中可以靈活選擇刀具的種類和排屑的方式。但由于二次加工仍然是在孔的封閉內(nèi)腔中進行的，加之受工件長度、零件結(jié)構(gòu)、孔徑尺寸、工件剛度和刀桿剛度等因素的影響，所以小深孔二次加工的難度仍然遠高于淺孔的精加工。目前小深孔精密加工所采用的常用方法主要包括研磨加工、珩磨加工和電鍍珩具加工等。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，小直徑深孔精加工技術(shù)得到不斷的改良和創(chuàng)新，例如美國研發(fā)的整體式珩磨技術(shù)，采用了金剛石或立方氮化硼磨粒所制作的電鍍珩具，不僅提高了加工效率和加工精度，而且極大的降低了加工成本，是未來精密孔加工技術(shù)的一個重要發(fā)展方向。
3結(jié)語
總之，孔加工是金屬切削加工中最常用的加工工藝，約占整個加工工作量的1/4，小直徑深孔加工在孔加工中占有較高的比例，由于其應用的廣泛性和在機械零件中的所起的關(guān)鍵作用，一直是孔加工領(lǐng)域的重點研究內(nèi)容。隨著機械加工工藝的不斷發(fā)展，小直徑深孔加工有著廣闊的發(fā)展前景。
作者：葉寶根 單位：江西工程高級技工學校
