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國產孔加工刀具的創新：深孔變徑鏜加工技術

發布時間：2016/7/11 11:40:49 來源：鑫泰科技發布者：manni123

在國內裝備制造業飛速發展的時代背景下，裝備制造業的產品設計理念、設計方法和設計能力也在不斷提升，創新能力也越來越強，這對產品的加工工藝、金屬切削刀具等都提出了更高的要求。
　　
　　在各類加工形式中，孔的加工是難度較大的一類，由于孔加工是對零件內表面進行加工，加工過程的觀察、控制相對困難，因此孔加工比外圓等開放型表面的加工難度大，而在各類孔加工中，復雜、異型、深孔的加工尤為困難。例如：瓶腔深孔的加工，異型深孔的加工，深盲孔平底的加工，都對刀具提出了更高的要求。

　　這些孔的加工有以下幾個方面的要求：
　　
　　1.深孔加工要解決抗振問題；
　　
　　2.深孔瓶腔要解決徑向進刀問題；
　　
　　3.對于瓶腔孔精度及光潔度較高，刀具要具有精確進刀的同時，還要具有光整加工的能力；
　　
　　4.深孔盲孔加工要解決后排屑問題，同時解決冷卻問題、密封問題。
　　
　　西安萬威研發的變徑鏜就是基于上述要求應運而生的。變徑鏜即刀具的直徑是在變化的，因而俗稱“變徑鏜”。它可以在加工中變換直徑，也可在加工前變換直徑。
　　
　　數控變徑鏜削系統在制造工業的各種領域得到了應用，包括石油工業、汽車工業和航空航天工業，以及軍工企業等。從壓力閥的加工到飛機的起落裝置。
　　
　　變徑鏜削系統都含有一個由機床CNC系統控制的精密的內部執行機構，以精確地控制實際加工過程中刀具的徑向移動。它可用于多個直徑不同孔的加工，也可用于復雜幾何輪廓的自動加工，比如圓錐、圓柱、倒角、多直徑輪廓和螺紋。
　　
　　目前通行的變徑鏜都要求鏜銑床具有W軸，通過機床W軸移動在刀具當中轉化為U軸運動，這樣U軸與Z軸聯動，形成各種母線的回轉內腔。
　　
　　當前，具有W軸的鏜銑床價格比較昂貴，中小企業少有這樣設備，各企業使用的鏜銑床，三坐標占絕大多數，都不具有W軸功能。針對這種情況，西安萬威開發的變徑鏜是可以在三坐標鏜銑床上使用的，即遠端微調變徑鏜，在石油行業的采油樹設備的閥腔孔加工中獲得了成功。
　　
　　一個加工實例，是采油樹一個零件局部圖。瓶頸孔為Φ52，瓶腔有三個臺階分別為Φ69、Φ78、Φ81，閥座孔深為500mm，粗糙度為Ra0.4。
　　
　　這個孔具備了前三項特征。所以，該零件閥座孔是比較典型瓶腔深孔。
　　
　　下面就以這個孔為例，分析一下，在三坐標鏜銑床上，瓶腔深孔的加工。
　　
　　首先看一下，遠端微調變徑鏜的組成：
　　
　　1.刀柄。刀柄用來完成刀具與機床主軸的連接。
　　
　　2.變徑進給機構。該機構內，滑塊與驅動桿通過斜齒梳齒盤嚙合，將驅動桿軸向移動轉成滑塊徑向移動，實現徑向進給。
　　
　　3.遠端微調機構。是螺紋付機構，通過旋轉螺母，驅動螺桿移動，并將其移動提供給變徑進給機構。
　　
　　4.導向支撐機構。起著支撐和導向作用。即提高了刀具切削的同軸度，又解決深孔加工刀具振動的問題。
　　
　　加工操作步驟：
　　
　　1.將刀頭直徑調到一個初始值；
　　
　　2.使刀桿從瓶頸孔進入切削區域。將支撐套送到預定位置；
　　
　　3.將刀頭后退到加工孔的中間位置，即使刀夾的兩個刀尖對稱中心線，與閥座孔兩個端面的對稱中心平面對齊。
　　
　　4.旋轉螺母環進刀，進給量為第一刀切深ap；
　　
　　5.旋緊鎖緊環，旋緊滑塊上的鎖緊螺釘；
　　
　　6.反鏜、正鏜切削第一刀；
　　
　　7.松開鎖緊螺釘和鎖緊環，重復d、e兩序，切削第二刀，直到預定尺寸；
　　
　　8.松開鎖緊螺釘和鎖緊環,將刀頭直徑調到一個初始值,旋緊鎖緊環，將刀桿退到工件之外，切削完成。
　　
　　9.更換上倒角刀夾，加工倒角。
　　
　　至此，閥座孔的基本加工已完成，但是還有個關鍵部位沒有完成，即Ra0.4表面加工，通常的變徑鏜是無法完成的，這里采用了特殊的方案。遠端微調變徑鏜，增加了一個光整加工模塊。該模塊帶有滾壓頭。加工時采用刮削和滾壓結合，實現了Ra0.4表面加工，使該零件順利完成。對于具有W軸的鏜銑床，可以將遠端微調機構模塊卸下，組裝成數控變徑鏜，完成以上加工。鑫泰數控加工中心機器人龍門
　　
　　孔加工刀具的創新，解決了各類復雜、異型、深孔的加工問題，提高了國內孔加工的工藝水平和加工能力，增強了裝備制造業產品設計的可實現性

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