作為一(yī)種新型孔(kǒng)加(jiā)工方式,螺(luó)旋(xuán)銑孔技術(shù)具有切削過程平穩、刀具承受切(qiē)削力(lì)小和一(yī)次加工即可(kě)滿足精度要求的優點(diǎn)。該技術已成為(wéi)國內外材料加工研究(jiū)的熱點和難點之一。那麽(me),傳統鑽削與螺旋銑孔加(jiā)工工藝有什麽不同呢?
傳統(tǒng)鑽削工藝
傳統的鑽(zuàn)削加工主要有以下特點:
其一,在傳統的鑽孔過程中,主軸中心的(de)線速度為(wéi)0,即鑽頭中心不參與切削,工件的(de)中心區(qū)域材料要完全依靠鑽機向下的推力將(jiāng)其(qí)擠出來去除,因而鑽頭所承受(shòu)的Z向力很大,當加工鈦合金等難加工材料時,刀具的快速磨損失效也就在所難免了。
其(qí)二,傳統鑽孔加工過程是一個(gè)連續的(de)切削過程,刀(dāo)刃始終與工件相接觸,切削時接觸麵溫(wēn)度很高,而鈦合金的導熱性差,連續的切削過(guò)程使溫度不斷累積,這也(yě)加速了刀具的磨損失效,導致加工表麵質量下降。
其(qí)三,傳統鑽孔加工的排屑方式也是導致刀具失效的一個原因。鑽孔過程中,切屑從鑽頭狹槽中排出,排屑速度(dù)慢,而切削熱主要是(shì)由切屑帶走的,當切削熱(rè)不能及時疏散時,大量切削熱留(liú)在了工件和(hé)刀具上,這會加速刀具的磨(mó)損失效(xiào)。
另外,切屑與已加工孔的表麵有直接接觸時,加工表麵會被劃傷,顯然這種排屑方式又影響了孔的表麵質量。一般(bān)說(shuō)來,傳(chuán)統鑽孔加工質量是無法滿足(zú)飛機製造業的精度要求的,還必須依靠其他工序來保證孔的表麵質量,從而降低了工作效率,同時也提高了加工成本。從技術可行性和經(jīng)濟角度考慮,傳(chuán)統鑽孔(kǒng)工藝已不再適用於飛機製造業(yè)。
螺旋銑孔工藝
與(yǔ)傳(chuán)統的鑽削加工相比,螺旋銑孔采用了完全不同的加工方式(shì)。螺旋銑孔過程由主軸的(de)“自(zì)轉”和主軸繞孔中心的“公轉”2個運(yùn)動複(fù)合而成,這種特殊的運動方式決定了螺旋銑孔的優勢(shì)。
首先,刀具中心的軌跡是螺旋(xuán)線而非直(zhí)線,即刀具中心(xīn)不再與所加工孔的中心重合(hé),屬偏心加工過程。刀具的直徑與孔的直徑不一(yī)樣,這突破了傳統(tǒng)鑽孔技(jì)術中一把刀(dāo)具加工同一直徑孔的限製(zhì),實現了(le)單一直徑刀具(jù)加工一係列直徑孔。這不僅提(tí)高了加工效率,同時也大大減少(shǎo)了存刀數量(liàng)和種類(lèi),降低了加(jiā)工成本(běn)。
其次,螺旋銑孔過程是斷續銑削過程,有(yǒu)利於刀具的散熱,從而降低了因溫度(dù)累積而(ér)造成刀具(jù)磨損失效的風險。更重要的是,與傳統鑽孔相比,螺旋銑孔過程在冷卻液的使用上有了很大的改(gǎi)進,整個銑孔過程可以采用微(wēi)量(liàng)潤滑甚至空冷方式來實現冷卻,是一個綠色環(huán)保的過(guò)程。
第三,偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽(cáo)排出,排屑方式不再是影響(xiǎng)孔質(zhì)量的主要因素。由此可見,該項技(jì)術有著廣闊的發展空間和良好的市場前景,但作為(wéi)新的加工(gōng)方式(shì),其加工機(jī)理有待進一(yī)步(bù)研究探討。
螺(luó)旋銑孔的優勢
(1)提高(gāo)加工孔的質量和刀具壽命。
相對於傳(chuán)統的(de)鑽孔技術,螺旋銑孔顯著地提高了孔的質量和(hé)強度;螺旋銑孔屬於斷續切削,較低的銑削力使得加工的孔無毛刺;刀(dāo)具直徑比孔小,切屑得以順利排出,使得孔表麵的粗糙度值能大幅降低;在加工(gōng)複合型材料時,消除了以(yǐ)往傳統打孔由於刀尖鈍化導致的脫層、剝離、孔表麵質量低等情況。
傳統鑽孔刀具中心的切削能力低下,且易積聚發熱快速磨損,刀具壽命(mìng)普遍(biàn)較低;螺旋銑孔則由於較低的銑削力使刀具壽命顯著提高。
(2) 縮短研製周期,節約加(jiā)工成本。
在製造飛機或其他重型機器時,使用螺旋銑孔技術將會大大縮短研發周期,降低成本(běn)。
應(yīng)用螺旋銑孔技(jì)術,可用同一(yī)把刀加工(gōng)不同(tóng)直徑的(de)孔和複雜形狀的孔(kǒng)。由於其加工(gōng)方法的優越性,可以節省傳統的锪錐(zhuī)孔、鉸孔等工作。這意味著,今後加工孔的刀具(jù)種類型(xíng)號會不斷減少。從整個研製周期來看,使(shǐ)用螺旋(xuán)技術可減少很多工序(如分(fèn)解拆卸後對不同的孔分別進行毛刺去除處理、鉸孔、清除冷卻液,再進行組裝),大大縮短(duǎn)加工周期。
(3) 高度自(zì)動化。
實現更高的自動化程度,也是降低加工成本的一種方式。由於螺旋銑孔工藝銑削力低,此項技術才能在工業機器人裝置上得以應用。由於工業機器人裝置比較(jiào)柔弱,而傳統鑽孔軸向力太大,因此傳統(tǒng)鑽孔是無法應(yīng)用在此類裝置上的。
(4) 促進新材料的使用。
在飛機的零部(bù)件中使用新型材料是明顯的(de)發(fā)展趨勢,鈦合金、複合材料等新型材(cái)料已得到廣泛應用。而新型材(cái)料的研製使(shǐ)用需要適合的加工工藝支撐,在孔加工方(fāng)麵,研究表明,相對(duì)於傳統鑽(zuàn)孔技術,螺旋銑孔技術有著顯著的優勢。
螺旋銑孔(kǒng)工藝隻需1把刀具就可(kě)以加工出不同直徑、高質(zhì)量(liàng)的孔(kǒng),既(jì)減少了換刀時間,又節省了精加工(gōng)的工序(xù),大大提高了工作效率。鑒於(yú)螺(luó)旋銑孔技(jì)術的優勢,各大企業,特別是(shì)航空、模具行業中的許多企業已開(kāi)始將它應用(yòng)到生產實際中。隨著這種技術的推廣和應用,傳統的鑽孔(kǒng)刀具將會慢慢(màn)被(bèi)淘汰,而新型銑孔裝置將越來越多(duō)地出現在機械加工車間中。
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