提高組合鉆床深孔加工質(zhì)量的幾點措施
2018-8-17 來源： 鄂州職業(yè)大學(xué) 機械工程學(xué)院 作者：宋亞林
摘 要：分析了深孔加工的工藝技術(shù)特點以及影響深孔加工的各種因素。針對原組合鉆床深孔加工質(zhì)量達不到要求的原因進行了分析，提出了具體而切實可行的改進措施。通過改進，提高了原組合鉆床深孔加工的精度。實踐證明，該改進措施是有效的。
關(guān)鍵詞：組合鉆床；深孔加工；切削液；切屑
0 引言
組合鉆床的深孔加工，是對長徑比不小于 5 ～10 的孔進行加工。某公司需要利用組合鉆床的動力頭來加工汽車發(fā)動機箱體上的孔系零件，孔系零件位于箱體的某一側(cè)面，被加工零件的材料為 HT200，小孔的個數(shù)為5，小孔的直徑為 Φ5±0.45 mm，每孔深度 50 mm 左右。
每小時須加工 55 件。被加工孔通常是作為軸承的潤滑油孔，其精度要求是孔徑尺寸精度達到 IT8～IT10；孔的偏斜度≤0.8 ～ 1/50（加工孔深）；加工孔表面粗糙度：
Ra1.6 ～ Ra3. 2，小孔位置如圖 1 所示，K1 至 K5 為小孔中心。
該公司在設(shè)備使用了一段時間后發(fā)現(xiàn)，深孔加工的工序尺寸無法滿足公差要求，設(shè)備打刀現(xiàn)象頻繁，而且還經(jīng)常出現(xiàn)其他故障現(xiàn)象，影響了正常生產(chǎn)。 因而決定采取措施提高深孔加工的質(zhì)量。
1 、影響深孔加工質(zhì)量的問題分析
1.1 刀具及加工系統(tǒng)的選擇
由于該公司主要加工 Φ5 mm 左右的深孔，單面多孔，孔徑小，要保證孔的精度，單刃外排屑的槍鉆深孔加工系統(tǒng)適合加工這類小直徑深孔。
1.2 槍鉆深孔加工中存在的問題分析
經(jīng)過現(xiàn)場測繪分析認為，該公司的組合鉆床深孔加工系統(tǒng)存在以下主要問題：傳動不合理，支撐不穩(wěn)定等。原傳動方案是通過 V 形帶傳動，一臺電機驅(qū)動主動帶輪，利用鍥形帶轉(zhuǎn)動方式同時帶動 5 個鉆軸轉(zhuǎn)動，由于帶的包角嚴(yán)重小于 120°的要求值，打滑現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆床主軸的動力不足。
這種帶傳動方式存在嚴(yán)重缺陷。原組合鉆床主軸的徑向跳動過大。分析認為其原因應(yīng)為原組合鉆床的精度不夠或是設(shè)備老化引起誤差增大。
槍鉆系統(tǒng)的深孔加工是處于封閉或半封閉的狀態(tài)下，故不能直接觀察到槍鉆系統(tǒng)刀具的切削情況。只能憑操作人員的經(jīng)驗來判斷。該槍鉆工藝系統(tǒng)的剛性差。因受孔徑尺寸限制，孔的長徑比較大，鉆桿細而長，剛性差，易產(chǎn)生震動。此外，由于孔深，切屑經(jīng)過的路線長，存在切屑不易排出的問題。
2 、提高組合鉆床深孔加工質(zhì)量的措施
2.1 設(shè)備改造
針對原來的傳動方案不合理問題，新的傳動方案中采用了 3 臺電機帶動 5 個鉆軸轉(zhuǎn)動，如圖 1 所示，Z1 至 Z3 為電機帶輪。
新方案提高了帶輪的包角，并將原鍥形帶傳動換成齒形同步帶傳動，盡量進行功率損失的彌補，可以提高傳動效率。又因為所鉆的孔徑為 Φ5 mm 左右小孔，需要較高的轉(zhuǎn)速，故而采用大帶輪帶動小帶輪旋轉(zhuǎn)，以此加快鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)。
引入數(shù)控加工控制，將原三相異步電動機換成三相異步變頻調(diào)速電機，實現(xiàn)變頻調(diào)速處理。原來的加工系統(tǒng)中，槍鉆有兩處支撐。為了提高支撐強度，在改造方案中，在對原有設(shè)備未作大改變的前提之下，增加了一處支撐，以彌補槍鉆刀桿剛性差的不足。
2.2 采用合理的工藝措施
2.2.1 合理導(dǎo)向措施
采用導(dǎo)向套固定在機床上，扶持槍鉆刀具與機床主軸的同心，保證鉆頭入口時刀具的穩(wěn)定性，防止孔的偏斜，提高了被加工孔的精度，并確保了刀具壽命（如圖 2 所示）。
2.2.2 刀頭材料合理選擇
根據(jù)零件材料性質(zhì)、深孔加工精度、技術(shù)要求等條件，選擇相應(yīng)的加工方法和刀具。由于箱體零件的材料主要為 HT200，脆性大。所以刀具材料選擇 YT類硬質(zhì)合金為主，如
YTS25、YT15 等。所允許的切削速度和進給量得到提高。
2.2.3 有效的冷卻方式
由于低粘度切削液更適用于高切削速度的深孔加工。而且低粘度切削液更適用于小直徑深孔，以便降低粘滯阻力，減少液體能量損失。所以，該設(shè)備深孔加工選用浸透性好、粘度低的乳化液或離子切削液。為了保證冷卻液能順利的流到鉆頭切削區(qū)中，并順利排出切屑，所以采取了提高流量和壓力的強制有效方式，使冷卻液和切屑順利都能排出。
通過實踐摸索和參考機械工藝手冊，最終選擇了切削液的壓力為 5 ～ 10 MPa，流量為 20 ～ 50 L /min.當(dāng)進給量加大時 ，壓力和流量相應(yīng)增加。
2.2.4 合理的夾緊定位方式
由于箱體的底面較平整，選擇箱體的底面作為定位基面進行“一面兩銷”方式裝夾。因為孔中心線與定位基準(zhǔn)面平行，所以在深孔加工時，采用臥式機床；一次鉆削加工即能達到尺寸要求和精度要求，而不需要留加工余量。
3、結(jié)束語
通過采取設(shè)備改造和提高工藝手段等措施，使得組合鉆床的深孔加工質(zhì)量得到提高。產(chǎn)量達到了每小時 60 件，深孔的精度等級能達到 IT8-IT9，表面粗糙度可達到 Ra1.6，滿足了客戶的要求。實踐證明，所采取的設(shè)備改造及工藝改造措施是有效的。
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