深孔數(shù)控加工論文

1、深孔數(shù)控加工論文 1加工材料及特點(diǎn) 該零件的材料為鍛鋁LD10，零件底面含有大小不同、形狀各異的小孔40余個(gè)，部分小孔與側(cè)面的若干個(gè)不同角度油路深孔相交匯，零件結(jié)構(gòu)如圖1所示，孔位示意如圖2所示。在加工深孔的過(guò)程中，采用了進(jìn)口的MAYKESTAG加長(zhǎng)準(zhǔn)3mm鉆頭、準(zhǔn)4.5mm合金鍵槽刀和加長(zhǎng)中心鉆等特種刀具。 2加工質(zhì)量和步驟分析 2.1加工質(zhì)量分析 影響零件加工精度的因素主要取決于其工藝系統(tǒng)的幾何誤差、受力變形、受熱變形、振動(dòng)變形、調(diào)整誤差和工件內(nèi)應(yīng)力引起的誤差等?？准庸た煞譃闇\孔和深孔加工兩種，孔深與孔徑之比5稱為深孔加工。深孔加工與普通的孔加工相比，具有其自身的一些特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在以下幾

2、方面。 （1）深孔加工處于一種封閉或半封閉的加工狀態(tài)，不能直接觀察刀具的切削和走刀情況。 （2）切屑在深孔內(nèi)排屑路徑較長(zhǎng)，不便于排屑，且易發(fā)生堵屑。 （3）鉆頭細(xì)長(zhǎng)，剛性差，工作時(shí)容易偏斜和產(chǎn)生振動(dòng)，直線精度及表面粗糙度難以保證。 （4）鉆頭在相對(duì)封閉的狀態(tài)下工作，熱量容易積累，使鉆頭溫度升高，磨損嚴(yán)重，使被加工零件發(fā)生受熱變形。因此，選用正確的切削工具，采用合理的切削方法和切削參數(shù)，從而有效地控制或減小這些因素引起的加工誤差,是保證深孔加工質(zhì)量的關(guān)鍵。 2.2加工步驟分析 2.2.1切削參數(shù)選擇 （1）轉(zhuǎn)速的選取。在進(jìn)行深孔加工時(shí),鉆頭的轉(zhuǎn)速高低直接影響工件的表面質(zhì)量和鉆頭的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)際加

3、工中在其它參數(shù)不變的情況下,鉆頭轉(zhuǎn)速低于一定值時(shí)將造成切削刃黏刀，工件表面粗糙度達(dá)不到技術(shù)要求，不能滿足加工質(zhì)量要求；而轉(zhuǎn)速大于一定值時(shí)又會(huì)造成切削噪聲過(guò)大、溫度過(guò)高、刀具磨損加重的后果。因此，鉆頭的轉(zhuǎn)速選取必須有一個(gè)合理的范圍,才能保證鉆頭的使用壽命和工件質(zhì)量。鉆頭的轉(zhuǎn)速主要取決于所加工的材料和鉆頭的直徑，根據(jù)刀具廠家提供的不同材料和鉆頭直徑的加工表，然后計(jì)算出轉(zhuǎn)速。本零件的材料為鋁合金，加長(zhǎng)鉆頭直徑為3mm，由于為深孔加工，應(yīng)降低切削速度，減少進(jìn)刀量。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)查得的切削線速度的范圍大約為80300m/min，根據(jù)工件情況，為小直徑深孔切削，取最低值80m/min，由于屬于深孔加

4、工降低50%，使用加長(zhǎng)鉆頭再降低50%，這樣就可以根據(jù)鉆頭直徑算出所需的轉(zhuǎn)速:n=20000/（3）=2120r/min。同理可計(jì)算出其它刀具所需的轉(zhuǎn)速。 （2）進(jìn)給量的選取。在深孔加工中,每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的選取直接關(guān)系到切屑長(zhǎng)度和形狀，實(shí)踐證明,轉(zhuǎn)速不變并且在鉆頭負(fù)荷之內(nèi)的情況下,鉆削的進(jìn)給量過(guò)大或過(guò)小都會(huì)造成斷屑不暢,切屑堵塞，影響順利排屑。所以選取一個(gè)合適的進(jìn)給量非常重要，進(jìn)給量的選取取決于鉆頭直徑和加工材料,因加工材料為鋁合金，鉆頭的直徑為3mm,故得出每轉(zhuǎn)進(jìn)給量大約為0.013mm,再乘以轉(zhuǎn)速，就可以計(jì)算出每分鐘的進(jìn)給量:V=0.0132120=27.6mm/min。 2.2.2工裝夾具的

5、設(shè)計(jì) 工裝的優(yōu)劣直接影響工件的加工精度、表面質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和加工成本，該工裝的設(shè)計(jì)需考慮在分度頭上的安裝，以及安裝后工裝與機(jī)床工作臺(tái)及刀柄的干涉問(wèn)題，并進(jìn)行最大限度的減重處理。如圖3（a）所示，零件與工裝依靠銷孔定位，利用大(主壓板)、小（輔壓板）兩個(gè)壓板固定零件，側(cè)面讓開(kāi)零件待加工部分，防止加工干涉，該工裝既方便裝夾又可保證加工完成后方便取下工件。 2.2.3切削步驟的安排 在深孔加工過(guò)程中，最容易產(chǎn)生的問(wèn)題是孔位偏斜，另外是深孔內(nèi)排屑路徑較長(zhǎng)，排屑不易，造成切屑擠壓內(nèi)壁，影響孔壁粗糙度。為防止以上問(wèn)題，在進(jìn)行深孔加工過(guò)程中應(yīng)采用以下工藝方法。 （1）在加工孔時(shí)首先要看所加工孔是否垂直于所

6、在平面，由于零件含有傾斜表面的斜孔，在加工前要用銑刀先將其所在平面銑平并垂直于孔的方向,如圖4中的A放大圖,剖面線部分應(yīng)先用相同直徑的立銑刀銑平，再用中心鉆鉆定位孔。 （2）為防止加長(zhǎng)鉆頭在加工過(guò)程中導(dǎo)向出現(xiàn)偏差，可以采用分段加工的方法，即用同直徑普通長(zhǎng)度的鉆頭進(jìn)行導(dǎo)向加工，目的是為之后的加長(zhǎng)鉆頭鉆削加工約束導(dǎo)向，防止孔位偏差。例如加工長(zhǎng)度為80mm的深孔，為保證加工質(zhì)量和安全性，又要提高其深孔加工的效率，可將孔分為三段式加工，分別采用3把不同長(zhǎng)度的刀具進(jìn)行加工，最上段030mm為淺孔加工，使用普通長(zhǎng)度的刀具，并采用較大的進(jìn)給速度，中段3050mm使用中等長(zhǎng)度的刀具，采用普通的進(jìn)給速度加工，最

7、下段5080mm為深孔加工，使用加長(zhǎng)的特制刀具，采用較小的進(jìn)給速度，保證刀具不會(huì)折斷。 （3）利用加長(zhǎng)鉆頭進(jìn)行深孔切削時(shí)，由于排屑路徑較長(zhǎng)，可編制宏程序進(jìn)行分段加工，并且為了更方便排屑，每次進(jìn)給后，鉆頭需要提到安全平面高度，并作短暫停留。 （4）遇到相交的丁字孔，先鉆盲孔再鉆透孔，如圖5中,應(yīng)該先鉆b孔再鉆a孔。 （5）在加工孔徑公差00.006mm的平底沉孔過(guò)程中，首先用小于沉孔直徑0.1mm的鉆頭加工，然后用專用銑刀進(jìn)行精加工，以保證沉孔尺寸要求。交叉深孔的加工一定要從全局考慮,先確定加工孔的順序,只有采用了正確的加工順序才能順利完成加工任務(wù),達(dá)到事半功倍的效果。 2.2.4切削程序的編制

8、與仿真加工 深孔加工中除合理選擇刀具和切削參數(shù)外,編制切削程序時(shí)，需要考慮解決3個(gè)主要問(wèn)題，即排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。FANUC數(shù)控系統(tǒng)提供了G73和G83兩個(gè)深孔加工指令，G73為高速深孔往復(fù)排屑鉆,G83為深孔往復(fù)排屑鉆。排屑主要是依靠切屑在鉆頭螺旋槽中的流動(dòng)來(lái)保證的,因此深孔加工,特別是孔深比較大的深孔,為保證順利加工并排出切屑,應(yīng)優(yōu)先采用G83指令。在實(shí)際加工中,當(dāng)鉆頭退出時(shí),切屑在冷卻液沖刷下又會(huì)落入孔中，當(dāng)鉆頭再次進(jìn)入后,它將撞擊位于孔底部的切屑，切屑在刀具的作用下開(kāi)始旋轉(zhuǎn),將切屑切斷或熔化。因此,在必要時(shí)應(yīng)暫停加工來(lái)清理和吹凈切屑，否則會(huì)引起刀具散熱困難，甚至造成刀具折斷。為了有足夠時(shí)間冷卻鉆頭和清理切屑，增加編制了一個(gè)帶退刀與清除殘留切屑的宏程序。用參數(shù)設(shè)置切削量與進(jìn)給速度，用IF條件指令設(shè)定切削深度與退刀條件。當(dāng)?shù)毒呒庸さ皆O(shè)定的某一深度時(shí)，自動(dòng)退刀至離開(kāi)工件表面，冷卻液充分冷卻刀具并且清除刀具上殘留的切屑，保證鉆頭有足夠的耐用度，解決了深孔加工中刀具不易排屑、散熱困難等影響加工的不利因素。 3結(jié)論 本文針對(duì)某型號(hào)伺服機(jī)構(gòu)中關(guān)鍵零件的側(cè)面油路深孔的數(shù)控加工，開(kāi)展了相關(guān)的工藝技術(shù)改進(jìn)。綜合考慮刀具轉(zhuǎn)速、切削速度、進(jìn)給量、排屑方式等對(duì)加工質(zhì)量、效率和刀具磨損的影響，采用適當(dāng)?shù)难b夾方式，有效地減少和控制該類零件的加工