什么是深孔?深孔加工的特點(diǎn) 鉆鉆頭的類型和結(jié)構(gòu)
加工中的難點(diǎn),也是當(dāng)今加工的熱點(diǎn)。目前隨著復(fù)雜的深孔加工要求變得越來(lái)多,既要又要高效率,那么熟練掌握各種深孔鉆的加工性能和適用范圍就顯得至關(guān)重要。本文主要介紹各種深孔鉆鉆頭特點(diǎn)、適用范圍以及深孔加工注意事項(xiàng)。
在機(jī)械制造加工中,一般將孔深超過孔徑10倍的圓柱孔稱為深孔。深孔按孔深(L)與孔徑(D)之比(L/D)的大小來(lái)區(qū)分,通??煞譃橐话闵羁?、中等深孔及特殊深孔三種。(Ps:L/D的比值越大加工起來(lái)就越困難。)
(1)L/D=10~20,屬于一般深孔。常在鉆床或車床上用長(zhǎng)麻花鉆加工。
?。?)L/D=30~100,屬于特殊深孔。必須使用深孔鉆在深孔鉆床或?qū)S迷O(shè)備上加工。
1.刀桿受孔徑的限制,直徑小、長(zhǎng)度大,造成剛性差、強(qiáng)度低,切削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)、波紋和錐度而影響深孔的直線.在鉆孔和擴(kuò)孔時(shí),冷卻潤(rùn)滑液在沒有采用特殊裝置的情況下,難于輸入到切削區(qū),使刀具耐用度降低,而且排屑也困難。
3.在深孔的加工過程中,不能直接觀察刀具切削情況,只能憑工作經(jīng)驗(yàn)聽切削時(shí)的聲音、看切屑、手摸振動(dòng)與工件溫度以及觀儀表(油壓表和電表),來(lái)判斷切削過程是否正常。
4.切屑排除困難,必須采用可靠的手段進(jìn)行斷屑及控制切屑的長(zhǎng)短與形狀,以利于順利排除,防止切屑堵塞。
5.為了保證深孔在加工過程中順利進(jìn)行和達(dá)到應(yīng)要求的加工質(zhì)量,應(yīng)增加刀具內(nèi)(或外)排屑裝置、刀具引導(dǎo)和支承裝置和
深孔鉆按排屑方式分為外排屑和內(nèi)排屑兩種。外排屑有槍鉆、整體合金深孔鉆(可分為有冷卻孔和無(wú)冷卻孔兩種);內(nèi)排屑又分為BTA 深孔鉆、噴吸鉆和DF系統(tǒng)深孔鉆三種。深孔鉆的類型和使用范圍如下表所示。
1.槍鉆 槍鉆因最初主要用于軍事工業(yè)中槍管、炮管的加工,因而得名。槍鉆是一種有效的深孔加工刀具,其加工范圍很廣,從模具鋼材、玻璃纖維、特氟龍等塑料到高強(qiáng)度合金(如P20和鉻鎳鐵合金)的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求較嚴(yán)的深孔加工中,槍鉆可保證孔的尺寸精度、位置精度和直線度。
:切削液通過尾架上的輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部,到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑,并將切屑從鉆頭外部V型槽中排出,該系統(tǒng)主要用于小直徑(孔徑小于20mm)的深孔加工。
槍鉆應(yīng)用范圍:槍鉆(外排屑深孔鉆)主要用于加工孔φ2~20mm、長(zhǎng)徑比L/D>100、精度IT8~I(xiàn)T10,表面粗糙度值Ra=12.5~3.2μm的深孔,生產(chǎn)效率低于內(nèi)排屑深孔鉆。
由于槍鉆鉆桿為非對(duì)稱形,故抗扭剛性差,只能傳遞有限的扭矩,因此槍鉆只適用于加工小直徑孔的零件。為適應(yīng)更復(fù)雜的大直徑深孔的加工要求,于是應(yīng)運(yùn)而生地產(chǎn)生了內(nèi)排屑深孔鉆技術(shù)。內(nèi)排屑由于切屑是從鉆管內(nèi)排出,不與已加工表面刮擦接觸,表面加工質(zhì)量比槍鉆加工較高,加工孔徑范圍也更大。
BTA 系統(tǒng)中鉆頭與鉆桿為中空?qǐng)A柱體,其工作原理如下圖所示,切削液經(jīng)加壓從入口進(jìn)入授油器后通過鉆桿與孔壁形成的密封環(huán)狀空間,流向切削部分進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑,并將切屑?jí)喝脬@頭上的出屑口,經(jīng)鉆桿內(nèi)腔從出口排出。
內(nèi)排屑深孔鉆適于加工直徑20mm以上、長(zhǎng)徑比不大于100的深孔,加工精度為IT7~I(xiàn)T10級(jí),加工表面的表面粗糙度Ra3.2~1.6μm,生產(chǎn)效率是外排屑的3倍以上。
BTA內(nèi)排屑深孔鉆的主要缺點(diǎn):必須使用專用的機(jī)床設(shè)備,機(jī)床還須設(shè)置一個(gè)油液切屑分離裝置,通過重力沉淀或電磁分離手段,使切削液分離并循環(huán)利用。另外在切削過程中,工件與授油器之間形成一個(gè)高壓區(qū),所以在鉆削之前必須在工件與授油器間形成可靠的密封。
油液通道損失大的缺點(diǎn),加工時(shí)需采用較高的壓力和流速,為此市場(chǎng)上又研制出來(lái)一種生產(chǎn)效率高、加工質(zhì)量更好的鉆削技術(shù)——噴吸鉆。噴吸鉆利用流體力學(xué)的噴吸效應(yīng)原理發(fā)明的雙管內(nèi)排屑深孔鉆削方法,其采用兩根同心的鉆桿,通過
將刀具連接到機(jī)床上,其噴吸鉆系統(tǒng)采用雙層管刀桿,切削液經(jīng)加壓后從入口進(jìn)入,其中2/3的切削液進(jìn)入內(nèi)、外鉆桿間的環(huán)形空間,流向切削部分進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑,并將切屑推入鉆桿內(nèi)腔。
其余 1/3 的切削液,從內(nèi)鉆桿上月牙狀噴嘴高速噴入內(nèi)鉆桿,在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個(gè)低壓區(qū),對(duì)攜帶切屑的切削液產(chǎn)生抽吸作用,在噴、吸雙重作用下,促使切屑快速?gòu)某隹谂懦觥?/p>
噴吸鉆的供油情況是通過旋轉(zhuǎn)連接器,導(dǎo)向座主要是支撐作用,可以不需要緊貼工件。這樣對(duì)五軸加工有極大的好處。因?yàn)槲覀円话阍谖遢S加工上都會(huì)碰到非平面,導(dǎo)向座沒法緊貼工件。加上噴吸鉆在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生真空效果,能達(dá)到排屑,在使用上更加靈活。
噴吸鉆主要適用于加工長(zhǎng)徑比不超過100、直徑范圍在18~65mm的孔,精度在IT9~I(xiàn)T11級(jí)。
DF系統(tǒng)深孔鉆又稱單管噴射鉆,DF為英文Double Feeder的縮寫,原意是雙進(jìn)油裝置。DF系統(tǒng)深孔鉆是20世紀(jì)70年代中期由日本冶金股份有限
首先研制而成的一種孔加工刀具。它是在普通噴射鉆的基礎(chǔ)上發(fā)展而成,將普通BTA內(nèi)排屑深孔鉆推出切屑與噴射鉆吸出切屑的方法相結(jié)合的一種加工系統(tǒng)。因其一個(gè)鉆桿由切削液支托,振動(dòng)減少,排屑空間較大,加工效率高、精度好,可用于高精度深孔加工;生產(chǎn)效率是槍鉆的3~6倍,比BTA內(nèi)排屑鉆高3倍,但是使用成本較高。
等要素組成。其中,專用輔具取決于所采取的切削液供給方式、排屑方式和工件與刀具之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式??梢?,深孔加工需要專用設(shè)備和專用輔具,因此其設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本昂貴。深孔加工時(shí)的注意事項(xiàng)
線的同軸度應(yīng)符合要求;切削液系統(tǒng)應(yīng)暢通正常;工件的加工端面上不應(yīng)有中心孔,并避免在斜面上鉆孔;切屑形狀應(yīng)保持正常,避免生成直帶狀切屑;采用較高速度加工通孔,當(dāng)鉆頭即將鉆透時(shí),應(yīng)降速或停機(jī)以防損壞鉆頭。2.深孔加工切削液注意要點(diǎn)
深孔加工過程中會(huì)產(chǎn)生大量的切削熱,并不易擴(kuò)散,需要供給充足的切削液潤(rùn)滑冷卻刀具。一般選用1∶100的乳化液或極壓乳化液;需要較高加工精度和表面質(zhì)量或加工韌性材料時(shí),選用極壓乳化液或高濃度極壓乳化液,切削油的運(yùn)動(dòng)黏度通常選用(40℃)10~ 20cm2/s,切削液流速為15~18m/s;加工直徑較小時(shí)選用黏度低的切削油;要求精度高的深孔加工,可選用切削油配比為40%極壓硫化油+40% 煤油+20%氯化石蠟。
4)進(jìn)液器、活動(dòng)中心支承中的各導(dǎo)向元件如有磨損,應(yīng)及時(shí)更換,以免影響鉆孔精度。
深孔加工在機(jī)械加工領(lǐng)域中占有非常重要的地位,約占孔加工量的40%。新型高硬度和高價(jià)值難加工深孔工件的不斷出現(xiàn),使得加工工件在加工深度、加工精度以及加工效率上要求的不斷提高,作為關(guān)鍵工序和加工難點(diǎn),只有掌握了深孔的概念,深孔加工的特點(diǎn)和難點(diǎn),深入了解各種深孔鉆鉆頭的類型、結(jié)構(gòu)及使用范圍,才能更好提高深孔加工的效率。
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