加工中心镗孔的刀具技术的应用

刀具是机械制造中用于切削加工的工具,又称切削工具。孔加工刀具,包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等。和其它机械加工相比,镗孔加工是属一种较难的加工。它只靠调节一枚刀片(或刀片座)要加工出像H7、H6这样的微米级的孔。随着加工中心的普及,现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。正因为这样,就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。这里主要从刀具技术的角度来分析加工中心的镗孔加工。

一、加工中心上镗孔加工的特点

1.刀具转动

和车床加工不同,加工中心加工时由于刀具转动,便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能像数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为这样所以就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能,特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。

另外,加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变,所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。

2.刀具的颠振

镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颠振。在加工中心上发生颠振的原因主要有以下几点

1)工具系统的刚性:包括刀柄、镗杆、以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工所以特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时,工具系统的刚性尤为重要。

2)刀具系统的动平衡:相对于刀具系统的转动轴心,刀具自身如有一不平衡质量,在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颠振的发生。特别是在高速加工时刀具的动平衡性所产生影响很大。

3)工件自身或工件的固定刚性:像一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足,或由于工件形状等原因无法使用合理的夹具进行充分的固定。

4)刀片的刀尖形状:刀片的前角、刀尖半径、断屑槽形状的不同所产生的切削抗力也不同。

5)切削条件:包括切削速度、进给量、进刀量以及给切削油方式及种类等。

6)机器的主轴系统:机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。

3.刀具的装夹

在镗削孔时,最重要的是在加工中心上正确装夹刀具。在小孔镗削中,刀具的中心高是导致刀具失效的重要因素。如果刀具安装低于中心高,将影响刀具的加工性能。主要表现在:

1)切削刃相对于工件的主后角减小,导致刀具的后刀面与工件接触,使刀片与工件之间发生摩擦,当刀片旋转时,这种摩擦进一步会使刀尖发生偏离,导致刀具更深地切入工件。切削刃的几何参数对切削效率的高低和加工质量的好坏有很大影响。增大前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和切削热。但增大前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积。

2)当刀具后角减小时,刀片相对于工件的前角也增大,从而引起刀具刮削工件,引起刀具振动并损坏刀具。这种情况在镗削小孔时更为严重。

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