銑孔加工刀具的設(shè)計(jì)

銑孔加工刀具的設(shè)計(jì)

工具是一種用于機(jī)械制造的工具，也稱為切割加工工具。孔加工刀具,包括鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鏜刀、鉸刀和內(nèi)表面拉刀等。和其它機(jī)械加工相比,鏜孔加工是屬一種較難的加工。它只靠調(diào)節(jié)一枚刀片(或刀片座)要加工出像H7、H6這樣的微米級(jí)的孔。一、孔加工中心的特點(diǎn)(一)控制數(shù)控按扭和車床加工不同,加工中心加工時(shí)由于刀具轉(zhuǎn)動(dòng),便不可能在加工中及時(shí)掌握刀尖的情況來(lái)調(diào)節(jié)進(jìn)刀量等。也不可能像數(shù)控車床那樣可以只調(diào)節(jié)數(shù)控按扭就可以改變加工直徑。這便成了完全自動(dòng)化加工的一個(gè)很大的障礙。也正因?yàn)檫@樣所以就要求鏜刀必須具有微調(diào)機(jī)構(gòu)或自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)能,特別是在精鏜時(shí)根據(jù)公差要求有時(shí)必須在微米級(jí)調(diào)節(jié)。另外,加工中心鏜孔時(shí)由于切屑的流出方向在不斷地改變,所以刀尖、工件的冷卻以及切屑的排出都要比車床加工時(shí)難的多。(二)工具系統(tǒng)的剛性影響鏜孔加工時(shí)最常出現(xiàn)的、也是最令人頭疼問(wèn)題是顛振。在加工中心上發(fā)生顛振的原因主要有以下幾點(diǎn)。工具系統(tǒng)的剛性:包括刀柄、鏜桿、以及中間連接部分的剛性。因?yàn)槭菓冶奂庸に蕴貏e是小孔、深孔及硬質(zhì)工件的加工時(shí),工具系統(tǒng)的剛性尤為重要。刀具系統(tǒng)的動(dòng)平衡:相對(duì)于刀具系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸心,刀具自身如有一不平衡質(zhì)量,在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)因不平衡的離心力的作用而導(dǎo)致顛振的發(fā)生。特別是在高速加工時(shí)刀具的動(dòng)平衡性所產(chǎn)生影響很大。工件自身或工件的固定剛性:像一些較小、較薄的部件由于其自身的剛性不足,或由于工件形狀等原因無(wú)法使用合理的夾具進(jìn)行充分的固定。刀片的刀尖形狀:刀片的前角、刀尖半徑、斷屑槽形狀的不同所產(chǎn)生的切削抗力也不同。切削條件:包括切削速度、進(jìn)給量、進(jìn)刀量以及給切削油方式及種類等。機(jī)器的主軸系統(tǒng):機(jī)器主軸自身的剛性、軸承及齒輪的性能以及主軸和刀柄之間的連接剛性。(三)刀尖偏偏、刀后角在鏜削孔時(shí),最重要的是在加工中心上正確裝夾刀具。在小孔鏜削中,刀具的中心高是導(dǎo)致刀具失效的重要因素。如果刀具安裝低于中心高,將影響刀具的加工性能。主要表現(xiàn)在:切削刃相對(duì)于工件的主后角減小,導(dǎo)致刀具的后刀面與工件接觸,使刀片與工件之間發(fā)生摩擦,當(dāng)?shù)镀D(zhuǎn)時(shí),這種摩擦進(jìn)一步會(huì)使刀尖發(fā)生偏離,導(dǎo)致刀具更深地切入工件。切削刃的幾何參數(shù)對(duì)切削效率的高低和加工質(zhì)量的好壞有很大影響。增大前角,可減小前刀面擠壓切削層時(shí)的塑性變形,減小切屑流經(jīng)前面的摩擦阻力,從而減小切削力和切削熱。但增大前角,同時(shí)會(huì)降低切削刃的強(qiáng)度,減小刀頭的散熱體積。當(dāng)?shù)毒吆蠼菧p小時(shí),刀片相對(duì)于工件的前角也增大,從而引起刀具刮削工件,引起刀具振動(dòng)并損壞刀具。這種情況在鏜削小孔時(shí)更為嚴(yán)重。為此建議刀具安裝應(yīng)略高于中心高(但應(yīng)盡可能接近中心高)。這樣可使刀具相對(duì)于工件的法向后角增大,切削條件得到改善,如果加工時(shí)產(chǎn)生振動(dòng),刀尖會(huì)向下和向中心偏斜,從而接近理想的中心高。刀具也可輕微地退出,減小削傷工件的可能性。此外,刀具前角也將減小,這樣可穩(wěn)定工作壓力。如果前角減小到0°,就會(huì)產(chǎn)生太大的工作壓力,導(dǎo)致刀具失效。所以在鏜孔時(shí),應(yīng)選取正前角的鏜刀,在鏜1mm的小孔時(shí),鏜桿的直徑只有0.75mm左右,使刀具承受的切削力減小。(四)切削液過(guò)流,影響刀具壽命在鏜削孔時(shí),切屑的有效排出至關(guān)重要。加工時(shí),由于刀具在孔內(nèi),切削液很難到達(dá)切削刃,造成切屑排出困難,影響刀具壽命。為解決這一難題,一些刀具制造商開(kāi)發(fā)出一種沿切削刃帶冷卻槽的刀片,使切削液直接流向切削刃,防止切屑堵塞和刀具損壞。二、刀選擇根據(jù)加工內(nèi)容的不同鏜刀的選擇基準(zhǔn)也不一樣,一般來(lái)說(shuō),應(yīng)注意系統(tǒng)本身的剛性、動(dòng)平衡性、柔性、信賴性、操作方便性及壽命和成本。(一)站式銑刀,大、精、細(xì)古老的一體式鏜刀主要用在批量產(chǎn)品的生產(chǎn)線或?qū)Ｓ脵C(jī)上,但實(shí)際上機(jī)器的規(guī)格有多種多樣:NT、MT、BT、IV、CV、DV等等。即使規(guī)格一樣,大小也有不同。即使規(guī)格、大小都一樣,有可能拉釘形狀、螺紋不一樣,或者法蘭面形狀不一樣。這些都使得一體式鏜刀在對(duì)應(yīng)上遇到很大的困難。特別是近些年來(lái),市場(chǎng)結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)需要日新月異,產(chǎn)品周期日益縮短,這就要求加工機(jī)械以及加工刀具具有更充分的柔性。所以一體式鏜刀大多數(shù)已從工廠中消失。(二)模塊式銑刀的優(yōu)勢(shì)當(dāng)然市場(chǎng)上所具有類型遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止以上幾種,用戶可根據(jù)需要選擇所需類型的鏜刀。顯而可見(jiàn),模塊式鏜刀具有一體式鏜刀無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然,這也需要模塊式鏜刀具有高連接精度和高連接剛性,以及高重復(fù)精度和高度的信賴性?？偠灾?模塊式鏜刀系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì),但并不是說(shuō)只要是模塊式就好。必須從連接剛性、精度、操作性、價(jià)格等多方面來(lái)衡量。三、實(shí)例分析毛坯尺寸:100×80×30(mm)材料為45#鋼,刀具是模塊式鏜刀硬質(zhì)合金材料。(一)加工工藝鉆預(yù)置孔—擴(kuò)孔—粗鏜—精鏜(二)工具19.8鉆頭、φ24.8鉆頭、φ20鏜刀、φ25鏜刀。(三)程序(四)模塊式銑孔刀具的設(shè)計(jì)和發(fā)展根據(jù)測(cè)量的結(jié)果按照孔的精度要求通過(guò)鏜刀的減徑器來(lái)調(diào)節(jié)刀片刀尖的位置,再進(jìn)行精加工,最終能符合公差的精度要求。從上面的例子中我們可以看出工件的材料、加工孔的直徑、深度決定著用什么式樣和什么材料的鏜刀,不同的鏜刀對(duì)應(yīng)著不同的材料要求,最終目的是能鏜出高質(zhì)量高精度的成品件。模塊式鏜刀即是將鏜刀分為:基礎(chǔ)柄、延長(zhǎng)器、減徑器、鏜頭、刀片座、等多個(gè)部分,然后根據(jù)具體的加工內(nèi)容(粗鏜、精鏜;孔的直徑、深度、形狀;工件材料等等)進(jìn)行自由組合。這樣不但大大地減少了刀柄的數(shù)量,降低了成本,也可以迅速對(duì)應(yīng)各種加工要求,并延長(zhǎng)刀具整體的壽命。現(xiàn)在市場(chǎng)上存在著各種各樣的模塊式鏜刀系統(tǒng),它們的連接方式各有區(qū)別。諸如:BIG-KAISER方式:它只要靠一顆錐度為15°的錐形螺絲來(lái)連接,固定時(shí)也只需要一支六角小扳手,操作非常方便;側(cè)固式:這種連接方式僅僅是達(dá)到固定的目的。它的旋緊力的絕大部分都向著徑向。不但連接體的端面不能密接,徑向位置也會(huì)發(fā)生變化;旋入式:雖然端面得到連接,但刀尖在圓周上的相位會(huì)發(fā)生變化;后部拉緊式:端面的連接和跳動(dòng)都較好,但操作性很差.由于在高溫、高壓、高速下,和在腐蝕性流體介質(zhì)中工作的零件,其應(yīng)用的難加工材