利用Z30100摇臂钻床换热器管板深孔的钻削加工

近年来，随着炼油、化工装置大型化、重载化的发展.要求换热器在高温、高压工况下工作。这样，使换热器上的关健零部件——管板的厚度也越造越厚高达3O0mm左右。

在换热器管板制造过程中，钻孔是一道工作量大且有一定难度的工序。一块管板上要加工上千个孔。且孔的尺寸精度、位置度、垂直度和孔径表面粗糙度都有一定的要求。对于长径比小于4的孔，在摇臂钻床上用普通麻花钻一次钻削完成，可达到精度要求。随着管板厚度尺寸的增大，难度就随之增大。现将换热器管板深孔的钻削加工介绍如下：

图1

1工件的钻削要求

需加工的管板厚度298mm(见图1).材料为16Mn+堆焊不锈钢。过渡层用3O9L焊材，堆焊厚度3mm;面层用347L焊材.堆焊厚度3mm。管板钻孔后，≥96%的孔桥宽度必须≥3.4mm，答应≤4%(且不超过5个孔)的最小孔桥宽度≥2.75mm。

2钻削加工

2.1工件装夹

在Z30100摇臂钻床工作台上放4个等高垫铁，使工件下端面离开工作台有一定间隔.工件装夹尽量靠近机床立柱，然后在钻床主轴上装百分表，沿摇臂方向和垂直于摇臂的方向检查工作平面的实际高度差.用加薄垫的方法将工件外缘处的差值调整到0.03mm以内，压紧后再检查一次。

2.2钻削加工

为保证孔桥位置的精度，采用钻模定位，先将钻模板上的定位刻线对准工件中心线后把钻模板连同工件压紧。

钻孔采用三次分段钻削然后铰削的方法，保证孔径的垂直度和尺寸精度。钻孔时先用短的钻头将所有的孔钻出定位孔，然后取掉钻模板，第一次用较短的钻头钻深约100～120mm，然后换长刃钻头钻深约190～210mm，最后用抛物线槽形的钻头钻通。

钻削用量：n=315r/min,f=0.32～0.4mmm/r;

铰削用量：n=450r/min,f=0.5mm/r。

2.3钻头刃磨

钻削深孔时排屑是关键，容器钢和不锈钢的韧性都较大.切屑易变形.若堵在容屑槽内，易划伤孔壁，影响表面粗糙度。为了使麻花钻头也能顺利排屑，必须对钻尖外形进行修磨。

锋角比标准麻花钻大，约在130°～140°之间。锋角增大，刃部的切削扭矩减小，切屑变厚、宽度减窄.切削变形减小而使切屑平直。

横刃将横刃修短，可使这部分刃口的前角也比原先的增大，可改善钻心部分的切削情况，减少钻削时的挤压现象，降低钻孔轴向力，可适当增大进给量并进步钻头耐用度。修磨横刃是公道使用麻花钻头，进步钻削性能的一个重要手段。

后角钻头的切削刃是绕主轴旋转的，切削刃上每个点的后角是不相等的，钻头在旋转的同时，还有轴向进给，这个活动的合成就使钻头的实际工作后角比刃磨后角要小，而后角的减少在进给量不变的条件下，随钻削刃半径的减小而增大，进给量越大.减少值越大。因此，增大钻芯部分的后角是非常必要的，钻刃上磨有分屑槽后，钻芯部分的后角就可以单独刃磨了。

a)普通麻花钻头b)抛物线槽形钻头

图2

分屑槽采用双刃分屑槽，在进给量不变的情况下，可以减小切屑宽度和加大切屑厚度。根据切削原理知道：切屑宽度对切削力的影响比切屑厚度大。因此.在相同的切削面积时，窄而厚的切屑比薄而宽的切屑省力。分屑后切屑成直条，排屑时速度快，还可以把部分细碎的带状切屑带出，并使切屑之间、切屑与孔壁之间的相互摩擦、挤压现象减少。直条切屑所占的空间面积小.有利于冷却液进进。最后用抛物线槽形钻头将孔钻通(见图2)，它与麻花钻相比有很多优点。首先是钻芯增厚，进步了钻头的刚性;其次螺旋角增大，容屑槽加宽.使切屑区的容屑空间增大，冷却条件得到改善。刃磨时，钻尖采用十字刃磨法.缩短横刃，减少轴向力;钻尖部分采用群钻形式，增大锋角。双刃分屑，使较窄的切屑沿钻头容屑槽根部直线排出。

冷却题目摇臂钻床的冷却是用泵将冷却液抽出直接浇注到孔口，自然流进孔内进行冷却的。钻孔开始时，可以充分冷却。钻到一定深度后.由于切屑排出方向与冷却液流向相反，冷却液流到切削区的量逐渐减少，孔越深这种现象越明显.为了保证钻头耐用度。在钻削过程中，根据不同的工件材质选择切削用量，摸索出每次钻深尺寸，然后提钻，可解决排屑与冷却的题目。

3结论

采用三次钻孔后铰孔的工艺所钻的管板孔，孔径尺寸和孔桥宽度完全符合图纸要求。

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