车床加工深孔方法

车床加工深孔方法（共3篇）

车床加工深孔方法 篇1

0引言

随着校企合作的深入, 2014年河源市某公司与我校建立了“校中厂”, 该企业是以塑胶五金模具设计、制造、注塑、研发、机械零件、电子产品、工艺品设计、制造、研发等产品专业生产加工的企业, 在以小深孔钛合金产品的眼镜配件加工时碰到难题: (1) 直径小, 长度大, 造成刚性差, 强度低, 切削时易产生振动、波纹、锥度, 而影响深孔的直线度和表面粗糙度; (2) 在钻孔和扩孔时, 冷却润滑液在没有采用特殊装置的情况下, 难于输入到切削区, 使刀具耐用度降低, 而且排屑也困难; (3) 在深孔的加工过程中, 不能直接观察刀具切削情况, 只能凭工作经验听切削时的声音、看切屑、手摸振动与工件温度、观仪表 (油压表和电表) , 来判断切削过程是否正常; (4) 钛合金的机械加工性能差、散热和冷却效果很差。如果采用工艺不妥善时难以达到其要求。所以在加工中就必须采用可靠的手段进行断屑及控制切屑的长短与形状, 以利于顺利排除, 防止切屑堵塞。但是要采用什么样的工艺手段呢?笔者与该企业技术人员一起共同研究解决这个难题。

1钛材深孔零件的加工特点的分析[1]

1.1钛材合金的特点

(1) 性能特点:

1) 比强度高。钛合金密度小 (4.4 kg/m3) 、重量轻, 但其比强度却大于超高强度钢。

2) 热强性高。钛合金的热稳定性好, 在300℃~500℃条件下, 其强度约比铝合金高1倍。

3) 化学活性大。钛可与空气中的氧、氮、一氧化碳、水蒸气等物质产生强烈的化学反应, 在表面形成Ti C及Ti N硬化层。

4) 导热性差。钛合金导热性差, 如钛合金TC4在200℃时的热导率l=16.8 W/ (m·℃) , 导热系数是0.036卡/ (厘米·秒·℃) 。

①切削加工特性

首先, 钛合金导热系数低, 仅是钢的1/4、铝的1/13、铜的1/25。因切削区散热慢, 不利于热平衡, 在切削加工过程中, 散热和冷却效果很差, 易于在切削区形成高温, 加工后零件变形回弹大, 造成切削刀具扭矩增大、刃口磨损快, 耐用度降低。

其次, 钛合金的导热系数低, 使切削热积于切削力附近的小面积区域内不易散发, 前刀面摩擦力加大, 不易排屑, 切削热不易散发, 加速刀具磨损。

最后, 钛合金化学活性高, 在高温下加工易与刀具材料起反应, 形成溶敷、扩散, 造成粘刀、烧刀、断刀等现象。

1.2深孔加工的特点

1) 直径小, 长度大, 造成刚性差, 强度低, 切削时易产生振动、波纹、锥度, 而影响深孔的直线度和表面粗糙度。

2) 在钻孔和扩孔时, 冷却润滑液在没有采用特殊装置的情况下, 难于输入到切削区, 使刀具耐用度降低, 而且排屑也困难。

3) 在深孔的加工过程中, 不能直接观察刀具切削情况, 只能凭工作经验听切削时的声音、看切屑、手摸振动与工件温度、观仪表 (油压表和电表) , 来判断切削过程是否正常。

所以, 在加工钛材深孔零件时, 选择合适的原材料、刀具的材料及其几何参数与切削参数和夹头还有合适的冷却液, 才能达到零件的要求。

2钛材小深孔的加工的解决方法 (以眼镜零件为例)

2.1零件图纸

图1为眼镜零件图 (材料:TA2) : (零件的表面粗糙度为Ra0.8, 内孔的表面粗糙度为Ra1.6。)

2.2分析零件图样

从图1可以看出, 该零件细小, 特别是要加工的深孔, 深7.92尺寸比较难以控制, 而直径却只有ϕ1.51, 尺寸公差要求也比较高, 上偏差为+0.05, 下偏差为0。零件的表面粗糙度为0.8μm, 内孔的表面粗糙度为1.6μm。各项要求都很高。

再来看看图2眼镜配合图。

从图2中可以看出ϕ1.51是装装弹簧和钢珠的孔。直接影响产品的装配效果, 所以必须注重其尺寸公差, 从图2可看出其产品尾钉必须使用辅轴来平端面。从装配的角度看, 图中带公差的尺寸均为重要尺寸。

2.3确定机床和装夹方案

采用三轴的标准法那科数控车床, ϕ3.5主轴夹头和中心夹头。

2.4分析材料特性

材料已经给出, TA2满足产品的使用要求。TA2钛合金具有密度低、比强度高、抗腐性能好、溶点高等特点是理想的航空材料, 现以广泛应用于工业各个方面, 加工钛材比较困难, 尤其是表面光洁度和深孔加工, 必须使用合金添层的刀具, 合理的转速和走刀速度。因为在加工过程中, 产品很容易变形 (如图3) 或者尺寸不稳定 (如图4) 或者批锋会硬, 可以使用像图5齿形的锯片刀解决批锋问题。

2.5刀具的选择[2]

由于钛材的特性选用合金添层的刀具较为合适, 另外考虑到产品是大批量生产的, 所以在车刀的装夹方式上选用机夹式硬质合金车刀用于粗加工, 以便于更换刀具, 另一方面也缩短因更换刀具而需要的辅助工时。在钻深孔加工时因孔的长度达到了8 mm的深度, 在此选用镀钛硬质合金钻头, 螺旋度为28°, 以便于排屑。同理, 在切端面加工时同样选用镀钛类刀具, 这样可令端面加工更光洁, 达到加工要求。经过分析确定所有加工刀具如下:

(1) 粗车外车刀 (采用机夹式车刀, 硬质合金刀粒) ;

(3) 精车钻石车刀;

(4) φ27铣刀 (合金镀钛铣刀, 齿数为20齿, 齿形如图5) ;

(5) 切断刀 (合金镀钛刀粒) ;

(6) 端面刀 (合金镀钛刀具) 。

2.6确定加工方案[3]

(1) 选用Cut185油性冷却液。

(2) 先粗车外形, 使用粗车刀T1414, 根据公式Vc=3.14·D·n/1000, 使用转速3 500 r/min, 走刀速度0.03 m/s。

(3) 使用中心钻钻中心孔。

(4) 使用钻头逐步钻孔, 根据切削公式, 选用钻速6 000 r/min, F为60, 每次进1 mm。

(5) 使用铰刀。

() 精车外形。

(7) 开槽。

(8) 钻孔。

(9) 用钻头去孔内批锋。

(10) 用辅轴夹紧平尾端。

2.7程序的编写示例

3钛材小深孔的加工方法的试验

把编写好的程序录入发那科数控车床, 装好相关的刀具及夹具并对刀, 加入选好的油性冷却液, 进行试加工。经过反复的试验后, 由于选择了合理的原材料、刀具的材料及其几何参数与切削参数和夹头还有合适的冷却液, 细小、钛材加工性能差和小深孔加工的问题已经解决。

4结束语

尽管眼镜零件细小、钛材加工性能差和小深孔加工的困难性, 由于选择了合理的原材料、刀具的材料及其几何参数与切削参数和夹头还有合适的冷却液, 就能把零件加工出来, 目前, 该工艺已经正式投入生产, 产生了很好的经济效益。

摘要：针对校企合作企业钛材料小深孔难加工的问题, 采取分析零件图纸、选择合理的刀具、确定合理的加工工艺以及编写零件的加工程序等方法, 实现钛材料小深孔高效加工, 为企业带来良好的经济效益, 最终实现了校企共赢。

关键词：钛材,深孔加工,工艺,编程

参考文献

[1]陈志毅.金属材料与热处理[M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2007:129-131.

[2]徐宏海.数控机床刀具及其应用[M].北京:化学工业出版社, 2005:41-65.

[3]赵立仲.数控加工工艺与编程[M].北京:电子工业出版社, 2011:96-143.

车床加工深孔方法 篇2

为了更好地保证机械加工中深孔加工的质量，首先必须要做好相应的设备准备工作。设备是进行深孔加工的一个重要基础，对于深孔加工的质量有着非常重要的影响。进行深孔加工过程中，往往使用专业机械设备，而其中最为重要的就是机床。在选择机床时，必须要根据加工的实际情况对主轴箱、进给箱、刀具夹装设备、机床主体以及中心架进行合理选择。在做好机械设备的选择并将其安装调试好后，才能够进入下一道加工工序。

2.2工艺路线的设计

在进行深孔加工的过程中，工艺路线的选择和设计也尤为重要。对工艺路线进行合理选择和设计，能够有效提高加工效果。在对工艺路线进行选择时，必须要对深孔加工方法、刀具适应性、零部件特征以及材料的性质加以综合考虑，从而使加工活动能够顺利开展。一般来说，可以将深孔加工划分为粗加工、半粗加工、精加工以及光整加工等不同阶段。在不同的加工阶段，应该采取合适的技术措施，从而使加工效率和加工质量得到更好的保证。在对工艺路线进行设计时，必须要对机械设备的结构特征、加工方法以及设备加以考虑，使设计方案能够得到更好的优化，从而减少加工过程中的误差，确保加工质量。除此之外，还必须对加工余量进行有效控制，严格按照工艺以及质量要求对加工余量进行合理设计，从而使深孔加工得以顺利完成。

2.3冷却及润滑

在进行深孔加工的过程中，通过对冷却装置的有效应用，能够较好地保证钻杆的刚度及导向性。而通过对润滑装置的利用，可有效减小加工阻力，同时还能够起到保护刀具的作用。所以，在进行深孔加工的过程中，润滑以及冷却系统对于深孔加工的质量有着非常重要的影响。深孔加工过程中，冷却和润滑系统所起的作用不仅是冷却和润滑，还能够减少加工过程中的冲刷、振动，同时能够起到较好的消音效果。由于钻孔过程往往会产生较大的阻力以及抗力，所以往往需要使用润滑剂。通过使用润滑剂的，能够较好地克服钻孔过程中的阻力。同时，由于钻孔过程中会产生较大热量，所以做好润滑工作后，也能够对钻孔过程中所产生的热量加以控制，使深孔加工能够顺利开展。而通过使用冷却液，也可以将钻孔过程中产生的热量带走，使钻杆及钻孔的温度保持在较为稳定的范围内，从而有效保证钻杆刚度，确保深孔加工的质量。

2.4深孔加工定位

同其他机械加工一样，在进行深孔加工时，也需要保证基准定位的准确。所以，深孔加工定位对深孔加工的质量也有着非常重要的影响。一般，在进行深孔加工的过程中往往都会应用到锥面定位，如进行回转体、中小直径孔管坯镗孔的加工中，往往都会使用锥面定位。但是，在进行锥面定位过程中，必须要有效保证直线度及余量，在钻孔、镗孔前的端面处理内外锥面。而进行大直径深孔加工时，往往都是采用圆定位。利用圆定位方式时，往往需要先在外圆上加工安装面、定位面以及找正面，并需要确保这三个面是同心圆，以有效保证深孔定位的准确，从而为提高深孔加工的质量创造良好的条件。

2.5刀具的选择

刀具的选择在深孔加工过程中也有着非常重要的影响。所以，必须对刀具进行有效选择。在选择刀具时候，应该根据不同的深孔表面要求，选择最为合适的刀具，如扁钻，一般适用于硬度较高的铸件和锻件。扁钻可以分为装配式扁钻和整体式扁钻。麻花钻的应用范围较为广泛，但麻花钻一般都被应用于粗加工阶段。还有外排屑深孔钻，它是利用高压油进入钻杆孔，然后再经过腰孔进入切削区域，从而使碎屑随着切削液从V型的导槽和工件壁之间排出。应用外排屑深孔钻十分有利于钻孔过程中排出所产生的金属屑。除此之外，还有内排屑钻头、喷吸钻等刀具，可以根据加工的实际需求进行选择。

3结语

机械加工过程中，深孔加工技术是一种十分复杂和技术含量较高的技术，其操作难度较大。所以，必须要应用合理的深孔加工技术，解决好冷却问题、润滑问题以及排屑问题，从而更好地保证深孔加工的质量。

参考文献:

[1]解海叶.深孔加工中存在问题的分析与处理[J].同煤科技，2011，(2)：41-42，44.

[2]孔令超，郭晓丽.深孔零件加工技术浅谈[J].职业，2012，(14)：169-169.

车床加工深孔方法 篇3

关键词：数控车床；加工；偏心零件；方法

1.偏心件概念及总体生产工艺

偏心零件即是指外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行但不重合（彼此偏离一定距离）的工件，例如实际生产中常见的偏心轴、偏心孔及曲轴均是偏心零件。无论是偏心轴或是偏心孔，在加工方法上和一般圆柱面、圆柱孔的加工方法基本类似，只是在装夹方法上具有一定的特殊区别，要求在装夹时，需要先将加工的偏心圆部分的轴线校正到与车床主轴线重合的位置后，再进行车削。

传统的车偏心件的工艺主要是利用三爪卡盘或四爪卡盘进行装夹，然而这两种常用的加工方法，都存在着装夹过程复杂，不容易找正，精度难以控制等缺点，不适宜于批量生产。为克服上述缺点，在CNC-6135数控车床加工偏心零件时，有针对性的设计了一种可专门用于批量生产的偏心夹具，能极大的提高零件生产的位置精度，且可以实现数控车床位置坐标的统一性，从而极大的缩短了工时。同时，在加工过程中还通过选用先进的涂层刀具，以及确定合理的加工切削用量，从而有效提升了偏心零件的加工精度与生产效率。

2.专用夹具的设计与应用

夹具的使用，主要是为了通过控制好加工过程中轴线间的平行度以及偏心距精度，以确保加工后的偏心零件具有足够的工作精度。

2.1.偏心距精度的控制

多年来的加工实践证明，采用具有测量块的专用偏心夹具，具有较高的加工精度，其结构和使用情况如下：

该夹具的偏心卡盘总共为两层。其中，花盘和法兰盘是利用螺钉进行紧固连接，花盘的燕尾槽是和偏心体之间相互配合，在偏心体结构中还设置有三爪卡盘。通过燕尾结构的利用，是偏心滑座能在花盘丝杆的调节作用下进行滑动。同时，由于三爪卡盘是采用螺钉与偏心滑座之间紧固连接的，因此可随着偏心滑座的滑动而同时移动。在加工之前，要求车床主轴中心和三爪卡盘的中心是相互重合的，从而能使得固定在花盘中的测量块A与固定在偏心滑座中的测量块B能相互接触，且之间的间隙为零。

在实际加工过程中，通过丝杆的转动使测量块A和测量块B之间能间隔一段距离，而这时候车床主轴和三爪卡盘中心的偏心距离e，可通过对测量块A和测量块B之间的距离来进行测定。当偏心距离e为零时，测量块A、B之间正好接触；而当偏心距离e增加时，测量块A和测量块B之间的距离也会相应加大，因此可通过对测量块A和测量块B之间距离的测定，来详细掌控偏心距的具体数值，以此有效控制偏心距的精度，获得很高的加工精度。

2.2.轴线间平行度的控制

除保证偏心距精度控制以外，另一个关键则是要求夹具的设计应当加工过程中轴线间的平行度。其中，本文选用的CNC-6135数控车床的主轴中心和刀架平面之间的距离为20厘米，因此对所设计夹具中心和平面之间的距离也应当为20厘米。在设计时，为确保夹具中心线和定位平面之间能保持平行，可以在夹具的装夹孔的一侧，开设一条开口槽，从而形成有效的弹性控制，并通过螺钉的压紧力使得弹性孔收缩变小，实现对工件的夹紧，以保证工件的加工精度与安全生产。

3.刀具选择和刀尖圆弧补偿

3.1.刀具设计与选择

数控车床加工偏心零件时，一般兼作粗精车削，在粗车时，适宜选择强度高、耐用性好的刀具，以便满足粗车时大进给量和大吃刀量的需要；在精车时，适宜选择耐用度好和精度高的刀具，以确保加工的精度的要求。

除高速钢制造的整体刀具以外，其它车刀的刀具均是采用的与刀体不同的材料所制成。数控车床刀具材料主要有：硬质合金、涂层硬质合金、陶瓷、立方氮化硼（CBN）和聚晶金刚石（PCD）等等。实际生产加工中，数控车床选用刀具材料以及牌号的基本原则是：

3.1.1.在对普通工件生产加工的过程中，一般采用普通高速钢或硬质合金作为刀具材料；在进行难以加工的工作制造时，一般可选用涂层硬质合金、陶瓷等新型材料作为刀具材料；只有在进行常规刀具难以胜任的高硬质材料加工，或者精度加工要求时，才考虑采用CBN或PCD等超硬质材料作为刀具。

3.1.2.在选择刀具材料的牌号时，应首先考虑到刀具的耐磨性。如果刀具材料容易出现崩刃问题或材料性脆，则可以适当降低刀具的耐磨性要求，并选择韧性与强度较高的材料牌号。

以偏心零件的批量加工为例，为尽量提高数控车床的生产效率，应降低刀具在对刀、换刀和磨刀时的时间，因此在刀具的选择上，适宜选择系列化和标准化的不重磨刀片。同时，为了提高刀片自身的耐磨性和硬度，最好是采用先进的涂层硬质合金刀片。其表面涂层材料常见的有TiC、TiN、Al2O3以及其它镀覆材料，通过在硬质合金刀片表面镀覆涂层后，在增加刀片的耐磨性与硬度同时，还能有效减少积削瘤的生成，从而提升了偏心零件的加工精度与加工效率，延长了数控车床中刀具的正常使用寿命。

3.2.刀尖圆弧补偿

在本文中选用的涂层硬质合金刀具的刀尖为圆弧形，由于CNC-6135数控车床中所采用的GSK-980TA系统中没有刀尖圆弧的补偿功能。若偏心件在对加工精度有着较高要求时，可采用手动的方式对刀尖的半径补偿值进行计算，然后在编程过程中将补偿量添加到程序当中，从而有效保证偏心件的加工精度，而不会出现不合要求的少切或过切现象。

在编程时，假设刀尖圆弧的半径为0.5mm，然后按照刀尖圆弧的中心轨迹来实现编程计算。编程过程中，由于偏心件的外轮廓主要是由一个圆弧与一条直线所构成的，因此在编程时期轨迹点，也应当为偏心零件的圆弧半径再假设刀尖圆弧的半径。同时要额外注意的是，在直线与圆弧的过度处，要将其编程为相应的圆弧轨迹，以防止因为编程不当而对加工后零件的形状造成影响。

4.总结

本文结合实际教学经验，并以CNC-6135数控车床加工偏心零件作为实例，就其在加工偏心零件时的生产特性，以及加工过程中夹具和刀具上的技术改进等方面进行了分析与探讨。实践证明，采用本文设计的专用偏心夹具，能为装夹工件和加工制造带来很大方便，尤其是在批量生产偏心零件时，能在大幅度提高加工效率的同时，还能获得很高的加工精度。

参考文献：

[1] 胡建新.机床夹具设计[M].北京：机械工业出版社，2010.

[2] 胡荆生.公差配合与技术测量[M].北京：清华大学出版社，2008.