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2013-12-4 镗孔加工性能下降的原因

出处:www.joyoucnc.com  分类:技术支持  发布:2013-12-5 11:47:10  阅读:(1736)
摘要:2013-12-4 镗孔加工性能下降的原因

当镗孔加工性能下降时,其原因可能是某种特定因素造成的,也可能是多种因素共同作用的结果。这些因素包括工件稳定性、加工余量的大小、工具系统的刚性、刀片牌号和几何形状、切削速度和进给率与刀具性能的匹配性。当遇到加工循环时间过长、刀具寿命缩短或零件质量变差等情况时,就应该对这些因素加以分析和甄别。在特定的镗孔加工中,某种因素的影响可能会比其他因素更显著,但这些因素也可能彼此密切相关。改变其中一个因素可能意味着,为了获得理想的结果,必须同时改变另一个因素。不过,在进行切削试验时,不要一次改变两个或更多个因素。

工件稳定性

虽然加工中心和夹具通常并不是加工车间可能会首先考虑的因素,但如果在加工时,工件的状态不稳定,机床和夹具也可能会严重影响刀具的切削性能。

如果工件的夹持刚性得到保证,机床的大小和功率也会影响切削参数。虽然主轴锥孔为CAT50CAT40BT30的机床都可以使用同样的粗镗头,但并非每种机床都能完成同样的镗削加工。对于镗孔深度,情况也同样如此。在CAT50机床上,可以镗削孔径75mm、孔深250——300mm的孔,CAT40机床利用加长镗杆也能完成该尺寸范围的加工,但是,任何小于40锥度的机床都不支持这种加工。

已磨损的机床主轴和不稳定的夹具通常是无法改变但必须予以解决的因素。有时,这些因素可能会使一项加工任务完全失败,但一般来说,改变刀片类型或切削参数将会提供一种解决方案

加工余量

加工人员往往并不清楚应为镗孔加工预留多大的余量。用户可能对车削加工的切削速度/进给率以及所需加工余量更熟悉,但这些经验并不总是适用于镗削。在使用双刃镗刀的粗镗加工中,情况尤其如此。钻头直径与工件最终孔径非常接近(只留了0.5——0.75mm的镗削余量)的情况并不鲜见,如此小的材料余量根本不够双刃镗刀两个刀片刀尖的吃刀量,这将导致发生颤振和刀具切削性能下降。如果没有足够的加工余量和宽松的直径公差(正负万分之一),用单刃镗刀(或拆除了其中一个刀片夹头的双刃镗刀)进行加工效果更好。

另一方面,对于有型芯孔的零件,如果芯孔位置不正确,则可能有太多工件材料需要切除。即使芯孔直径在典型的粗镗余量标准范围内,但偏芯可能会导致双刃镗刀在孔的一侧的吃刀量大于刀片所能承受切屑负荷的情况。

刀具的组装刚性

为一项加工任务选择镗刀时,通常是基于要求的镗孔直径和标称深度,而很少考虑实际镗孔深度和所需的额外悬伸量(如果需要的话)。例如,在某种镗削加工中,镗孔深度只有50mm,但刀具通过工件和()夹具到达被镗孔可能需要200mm的悬伸长度。这与要求的镗孔深度为250mm的镗削加工截然不同。

为了最大限度地提高刀具刚性和使用范围,模块化镗刀系统可以提供不限数量的模块组合。在所需刀具长度较长的情况下,重要的是,首先选择较大的镗杆基本直径,然后根据需要缩小镗杆直径,而不是在整个镗杆长度上都采用相同的直径尺寸。

对于空间有限的长悬伸镗削,可考虑采用整体硬质合金镗杆(而不是采用多根加长杆)。这种配置可提供更高的刚性和更好的控制,但通常只限于直径较小的镗孔加工。

对于长悬伸镗削,与只考虑标称镗孔长度和孔径的刀具配置方案相比,采用较大的悬伸部连接尺寸,只在必要时减小刀具直径的模块化镗削系统具有更好的刚性。

刀片牌号和几何形状

刀片是工件与刀具之间的关键接触点。如果刀片与镗削加工不匹配,即使镗刀系统刚性极好,对镗头进行了精确平衡,可能也难以获得理想的加工性能。

如果刀片几何形状无法保证切削的稳定性,采用再好的刀片牌号也无济于事。压制几何形状的镗刀片通常采用比较保守的断屑台,在稳定的加工条件下可保持较长的使用寿命,但其径向切深至少应为刀尖圆弧半径的1/2。在一些条件严苛的镗削加工中(如深孔或长悬伸镗削、长切屑材料镗削,或机床和/或夹具导致工件夹持不稳),磨制几何形状的镗刀片能够更自由地进行切削。

对于特定的镗孔加工,所用的刀片牌号和涂层在不断升级换代。镗削钢制工件时,最常用的是金属陶瓷和三层涂层硬质合金牌号。涂层硬质合金牌号也可用于铸铁的镗削加工,如果加工条件稳定,氮化硅陶瓷刀片和某些立方氮化硼(CBN)牌号也可用于铸铁镗孔。铝和其它有色金属材料可用未涂层硬质合金刀片进行镗削加工,此类刀片通常具有大正角的磨制断屑台,以防止产生长条形切屑。对于这些材料的高速精镗加工,具有聚晶金刚石(PCD)刀尖或涂层的刀片可能也是一种不错的选择。必须记住,切削稳定性是延长刀片寿命的第一要求。

切削速度和进给率

在考虑了所有其他因素之后,还需要确定切削速度和进给率是否合适。这些切削参数对于获得最佳自由切削条件至关重要。比较理想的镗削状态是采用很高的切削速度和比较适中的进给率,但这也可能会受到上述各种条件的限制。

在使用双刃镗刀的粗镗加工中,一种常见的错误是简单地将单点镗削的进给率乘以2。这种计算方法通常并不正确:对于相同孔径的镗削加工,双刃粗镗刀的进给率可以达到精镗刀的4倍,这是因为粗镗刀可以采用更大的刀尖圆弧半径。例如,如果精镗刀的刀尖半径为0.2mm0.4mm,粗镗刀片就可以采用0.8mm的刀尖半径。刀尖圆弧半径值翻倍,加上使用两个刀片,其进给率可达到单刃精镗刀的4倍。

一般来说,粗镗加工并不要求达到非常精细的表面光洁度,因此,可以采用刚性更好的镗刀,以更高的切削速度进行加工。如果双刃镗刀的进给率太小,将会由于加工余量不合适而导致颤振。粗镗刀用于较大负荷的镗削加工,需要切除更多工件材料和采用更大的进给率。

加工人员有时难以确定精镗加工合适的表面切削速度。优化切削速度对于延长刀片寿命至关重要。如果以非常高的切削速度进行大负荷镗削加工,将会产生大量切削热,缩短刀片寿命。而减轻切屑负荷可以降低切削温度,从而使镗刀片能以更高的表面进给率进行加工。

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