两端小中间大的深小孔镗削装置

机械工艺师　2000. 723

两端小中间大的深小孔镗削装置

□高本河　吴序堂　□熊镇芹　王世清

摘要　研制出一种新型结构的镗削装置, 对两端孔径小、中间孔径大的小直径深孔进行了切削加工试验, 得到了满意的

加工效果。

关键词:深小孔　镗削装置　镗削

　　一、零件结构分析

如图1所示为注水偏心工作筒的简图, 其材质是35CrM o , 调质硬度为H B 260, 该零件的结构特点

0. 033

是两端孔径小(

(

中间孔径大的小孔径深孔进行加工。

　　此方案最简单, 不需要设计制造特殊的镗刀, 也不需

　　二、内孔加工工艺方案

1.

内孔加工方案选择

方案一:麻花钻钻深孔→扩孔→铰孔→单刃镗刀镗

图1　零件简图

　　4. SG 4陶瓷刀片切削钴基合金的试验(见表3)

表3　试验参数与量值

切削速度

(-1)

进给量

(-1)

切削深度

a p /mm 每刀尖平均

加工件数

2023373231

　　从试验结果来看, 效果比较明显, 刀具耐用度有了很大提高, 且尺寸稳定, 粗糙度亦符合要求, 说明采取的措施是正确的。

[**************]

0. 080. 080. 080. 080. 10

0. 80. 80. 81. 21. 2

　　三、结论

1. LT55陶瓷刀片适合加工铬基合金, 切削速度可选153～193m/min 之间, 进给量可选0. 12～0. 14mm/r 之间, 切削深度可选0. 8～1. 2mm 之间。

2. SG 4陶瓷刀片适合加工钴基合金, 切削速度可选153～193m/min 之间, 进给量可选0. 08～0. 10mm/r 之间, 切削深度可选0. 8～1. 2mm 之间。

3. 刀具几何参数前角γ, 后角α, 主偏角κ, 刃0=-12°0=12°r =45°倾角λ。s =-6°

4. 机床—工件—刀具系统要有良好的刚性。5. 由于切削用量与刀具几何参数优选的范围比较

　　从试验效果看,SG 4刀片较LT55刀片加工钴基合金, 刀具耐用度有了很大提高, 但效果仍不十分理想。陶瓷刀具在切削冲击载荷较大的毛坯面时, 其刀面上所受为拉应力, 这样易使刀片产生脆性破损; 如采用较大的负前角, 可使刀面上的拉应力变为压应力, 提高刀片的抗破损能力。但是, 加大负前角, 会使切削抗力增大, 故要求机床系统要有较好的刚性。

结合理论分析和前期试验结果, 将刀片负前角改为-12°作进一步切削试验(见表4) 。

表4　试验参数与量值

切削速度

V /(m ・min -1)

窄, 因此还不算是最佳的。

作者通讯地址:济南市济南大学机电工程系(250002) 收稿日期:19991226

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　　本文编号:00—07—22

进给量

f /(mm ・r -1)

切削深度

a p /mm 每刀尖平均

加工件数

[**************]0. 080. 080. 080. 80. 81. 2

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要深孔加工系统的机床, 但镗杆悬伸长, 切削振动大,

加工质量难以保证, 加工效率很低。

方案二:DF 深孔钻钻孔→珩磨→镗

0. 033

孔镗刀。在镗削

导向, 加强了镗削的刚性, 但导向块和切屑易将已加工孔壁划伤。

方案三:DF深孔钻钻孔→粗珩→镗

0. 033

与方案二相比, 此方案可以稳定保证

孔的尺寸精度及表面粗糙度, 但需要设计制造特殊的深孔镗刀、珩磨头及滚压头, 也需要深孔加工系统的机床和辅具, 且切削油需要过滤得非常干净。

方案四:DF 深孔钻钻孔→镗→+0. 033

与方案二、长, 以避免

考虑到加工工艺稳定性和刀具设计制造周期等因素, 最终选定以方案二进行加工为佳。

2. 零件内孔在加工中存在的主要问题

1) 孔径小, 钻杆刚性差, 排屑空间小, 钻孔易偏斜, 钻孔质量差。

2) 镗削

3) 加强钻削和镗削的刚性, 是减小切削振动和提高加工质量的关键措施。

4) 必须采取有效措施, 保证切屑排出顺畅, 否则切削难以正常进行, 表面粗糙度也难以保证。

1. 推拉杆　2. 镗刀块　3. 镗刀体　4. 定位销　5. 导向条

图2　

镗刀结构简图

1. 辅具主体　2. 螺栓　3. 密封圈　4. 转动套　5. 防转套6. 特厚垫片　7. 滚花螺母　8. 防转螺母　9. 推拉杆

图3　镗削辅具结构简图

3) 刀块转动灵活、可靠, 对刀块的外形结构的设计

计算可以使之加工出台阶孔两端的25°角。

4) 结构的工艺性好, 容易加工, 装拆方便。2. 镗削辅具结构特点

镗削辅具是镗削加工的辅助部分(见图3) , 它主

　　三、镗刀及辅具的结构设计

由以上选定的钻→珩→镗加工方案, 则镗刀结构设计和控制镗刀动作的镗削辅具结构设计是完成

1. 镗刀结构特点

这种结构的镗刀(见图2) , 其定位销4位于镗刀体3的轴心上, 推拉杆1在下端推动镗刀块2绕定位销4逐渐旋转到加工位置, 轴向进给加工出

1) 采用径向对称的双刃镗削, 径向切削力能够相互抵消, 镗杆自身导向好。

2) 定位销位于镗刀体轴心, 它与销孔的接触长度达到最大值, 增强了销连接的稳定性, 切削振动小

。

要能实现镗刀块稳定偏转的孔外控制。镗削辅具安装在深孔加工机床的尾座上, 这样可以有效地利用已有的深孔加工装置, 简化其结构设计。

辅具主体1由三个互成120°的螺栓2固定在机床的尾座上, 刀块的偏转由推拉杆9(与图2中的推拉杆1联接) 进行操纵, 当转动滚花螺母7时, 转动套4随着推拉杆9转动, 转动角度由主体上铣出的半圆台阶控制(控制推拉杆的180°旋转) 。转动套4定位后, 防转套5将转动套4压紧, 使推拉杆9能够将刀块定位在加工位置上; 要使镗刀块再次偏转, 只需拧松防转套5, 反方向转动滚花螺母7, 即可实现刀块的反向偏转, 再拧紧防转套5, 使镗刀块重新定位。

上述结构的镗刀和镗削辅具可以解决内孔加工中的主要问题:

1) 加工时推拉杆穿插在镗杆及镗刀体内孔中, 增强了刀杆及刀体的刚性。

2) 镗刀体前端互成120°的三个导向块, 以+0. 033

0. 033

了镗削出的

度, 同时以双刃进行镗削, 有利于镗削加工的稳定, 镗孔时不易走偏。

3) 在镗刀体刀刃正前方铣出容积较大的V 形槽, 经打磨光滑后, 能使切屑及时从V 形槽中排出, 解决了排屑困难的问题。

　　四、切削试验

1. 试验条件

1) 机床型号:C630—1改装的深孔钻镗床;2) 冷却

机械工艺师　2000. 7

液:810深孔切削液; 3) 运动形式:工件旋转, 刀具进

给;4) 试件材料:35CrM oA , H B 260; 5) 主轴转速:70r/min ;6) 背吃刀量:0.5mm ;7) 进给量:f =0. 3mm/min 。

为了了解不同镗刀块材质的切削效果, 特作了焊接式Y W2硬质合金镗刀块和整体式高速钢镗刀块。

2. 试验方法

1) 镗刀及镗削辅具的安装

镗刀块用定位销4(与镗刀块联结部分为圆柱) 装配在镗刀体3上(见图2) ; 镗削辅具在安装辅具主体1后, 将推拉杆9(即图2的推拉杆1) 经镗杆内孔进入到镗刀体孔内, 直至与镗刀块接触, 再按照图3

安装上其它镗削辅具组件; 镗刀体和镗杆用螺纹连接。

2) 镗刀动作的控制操作

加工前, 拧松防转套5(见图3) , 旋转滚花螺母7, 此时转动套4带动推拉杆9(图2) , 推拉杆9紧防转套5, , , , 使主轴旋转; 加工时, 拧松防转套5, 旋转滚花螺母7, 此时转动套4沿主体1上的半圆台阶旋转180°, 推拉杆9也随之旋转180°, 推拉杆的头部与镗刀块2接触将迫使镗刀块2偏转伸出, 拧紧防转套5, 即可以进给镗削

3. 试验结果

试件只测量

2) 斜角角度的测量与对比:使用万能量角规测量, 测量结果见图5。

25

　　3. 焊接式Y W2硬质合金镗刀块的加工质量优于整体式高速钢镗刀块的加工质量, 加工出的孔表面平整、光滑, 各项指标均符合图样要求。

参　考　文　献1　王世清. 孔加工技术. 北京:石油工业出版社,1992

2　郭爱莲. 新型机械工程技术手册. 北京:经济日报出版社,

1991

作者通讯地址:西安交通大学(710049)

西安石油学院(710065)

收稿日期:19990515

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　　本文编号:00—07—23—1

□尤福祯

　　我厂为其它单位加工大量的铝件, 其中需加工M 6、M 8、M 10、M 12内螺纹。原在铝件上加工螺纹孔, 攻丝后再装配螺栓, 投入使用后用户反映常因螺纹“烂牙”而报废。在这种情况下我厂参考了有关资料, 也没有找到一个合理的工艺方法, 在实践中通过大量的统计数据, 再加上反复实践, 现在采用加工底孔后, 再用螺栓自攻新工艺, 从而避免了“烂牙”, 提高了联接强度。

螺纹自攻是一种无切屑加工方法, 它依靠材料的塑性变形来形成牙型。在自攻过程中, 工件部分材料受螺纹牙顶的挤压, 材料沿晶格的晶面滑移, 填充到螺纹的牙槽内, 形成与螺纹牙型相同的螺孔牙型, 实现螺纹联接。而底孔尺寸过小, 自攻无法进行; 底孔过大, 自攻牙型不饱满。根据多元回归分析原理, 借助于计算机进行分析得出如下确定内螺纹底孔尺寸经验公式:

d 底=

22(d 内+d 2外) -0. 2109t 2

式中:d 内为螺纹内径; d 外为螺纹外径; t 为

螺纹螺距; d 底为底孔直径。

例如, 按M 8螺纹孔计算:

　d 内=6. 647　d 外=8　t =1. 25

(6. 6472+82) -0. 2109×1. 2522=7. 3

所以取d 底=7. 3　-0. 1

则:d 底=

图4　实测孔径变化曲线

图5　实测斜角变化曲线

　　五、结论

1. 两端小、中间大的小直径深孔加工的工艺安排

合理, 尽管精加工安排在镗孔之前, 但镗孔时不仅没有破坏已加工表面, 而且保证了镗削时的导向、冷却和排

应当指出, 该经验公式仅适用于铝件内螺纹

M 6、M 8、M 10、M 12的底孔。其它内螺纹未做分析和实验。

作者通讯地址:沧州市通用机械厂(061001) 收稿日期:20000309

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　　本文编号:00—07—23—2

屑等功能。

2. 镗刀结构新颖, 刃形佳, 镗刀块在加工中既能顺利地张开夹紧和松开缩进, 又能较精确地镗削出该特殊孔两端的25°角。