1 以銑代鉆加工孔的重要意義
在傳統的孔加工中,一般的孔加工方法是鉆中心孔—鉆孔—擴孔(鉸孔)—鏜孔等方式才可滿足孔的加工要求,對于在數控加工中心上的多孔加工,這種孔的加工方式勢必會降低加工效率,加大勞動強度,提高加工成本,除此之外,由于鉆頭剛性差,扭矩和軸向力等方面的問題, 在加工過程中也容易出現孔徑超差(圖 2)、孔壁粗糙、孔位偏移、斜孔、鉆頭打滑或折斷(圖 1)等問題,無法保證孔的加工質量。為此,提出在某些孔類如孔徑大小不一等場合以銑代鉆,以銑代鉸的方式進行加工,一定程度上解決了當下孔加工的一些難題,保證了孔的加工質量。
圖 1 鉆頭折斷 圖 2 孔徑偏大
2 數控加工中心上孔加工的策略
針對于鉆削加工中存在的問題,提出幾點在數控銑 床上孔的加工策略。
2.1 以銑代鉆
螺旋銑孔的過程是由主軸的“自轉”和主軸繞孔中心“公轉”的 2 個運動復合而成,刀具的中心軌跡不再是直線而是螺旋線,加工過程中既有徑向進給同時又有軸向進給(圖 3),螺旋銑削可以實現斜面、型槽、孔加工等。
2.2 采用螺旋銑孔的優點
(1)螺旋銑孔時,銑刀的側刃是斷續進行切削加工 的,因此降低了刀刃與工件的接觸時間,降低了切削區的溫度,提高了刀具的使用壽命。
(2)易于排屑,由于使用的刀具直徑小于孔徑,在切 削過程中可以避免切屑對已加工表面的損傷。
(3)可以實現一把刀具加工不同大小的孔,節省換刀 時間和次數,降低加工準備時間和提高加工效率。
3 插銑代替鉸孔
鉆削過程之所以出現孔徑偏大、鉆歪等問題,主要是刀具在轉動過程中容易出現擺動,鉆頭的旋轉軸線與主軸的旋轉軸線之間會偏離一個角度 α,鉆頭尾部和軸線位置也會發生了變化,這樣鉆頭在進行自轉的同時進行公轉的過程中產生一個附加角度 △φ,導致鉆頭幾何軸線、鉆頭旋轉軸線和主軸旋轉軸線不重合而引起的加工誤差,致使孔徑超差,而在采用銑刀加工方式時,其銑刀的偏離角度 α 和附加角度 △φ 較鉆頭會降低很多,因此采用插銑式的加工方法一定程度上提高了孔的尺寸公 差。特別是對于孔徑小且表面質量要求高的銷孔類,比如加工 φ6 +0.012 的銷孔,粗糙度為 1.6 μm,采用先鉆后鉸的加工方式,鉸出來的孔超差+0.003 mm,而改用合金銑刀采用插銑方式進行加工,則公差在可控范圍之內。
3 交叉孔的加工
從圖 4 的鉆頭受力平衡的角度來分析,當刀具在進行切削過程中,其受力是平衡的:其關系 F1+F4=F8+F10,F5=F6;如果鉆交叉孔,在鉆第二個孔時鉆頭因受力不平衡而 出現鉆頭打滑,導致鉆出斜孔,如圖 5 所示,若采用以銑代鉆的方式進行加工,由于銑刀的切削刃在圓周上,軸向沒有出現力不平衡的現象,因此就可以避免打刀、鉆出斜孔的問題。
4 結語
銑孔比起鉆孔在軸向的穩定性好,不受孔徑大小的限制,可實現一刀多用,比如可以代替鉆孔、擴孔、鉸孔、 锪孔等,避免傳統孔加工中頻繁換刀的問題,同時也避免了鉆削中難排屑、層間易分層的現象,是實現高效、低缺陷、高質量制孔的一種有效加工方式。
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