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拉镗法稳定性好加工精度高的深孔加工工艺方法《资讯》

发布时间:2020-08-17 13:45:14 阅读: 来源:光端机厂家

2018-07-02 19:20:53来源: 贤集网

所谓深孔,一般是指孔深与孔径之比>5~10,甚至到100或100以上的孔。深孔镗削是获得具有一定精度的深孔最常用的加工方法,通常情况下,深孔镗削的镗孔精度可达IT7~IT8,表面粗糙度值Ra=3.2~0.8μm。常规的推镗法是目前应用最为广泛的深孔镗削方式,但由于推镗结构中,镗杆始终处于轴向受压状态,特别是对于加工深径比较大的孔,镗杆会不可避免的出现压杆失稳现象,导致镗头导向部分磨损不均匀,从而出现加工孔轴线较大的偏斜及直线度误差,大量实际加工数据表明,即便严格保证刀具精度、刀具切入口精度,也无法将推镗法加工的轴线偏斜量稳定的控制在0.15mm(每米深度)以内。

基于以上情况,特别是各种有精度要求的深孔工件的出现,使得拉镗法的应用日渐广泛。拉镗法在镗削过程中,镗杆始终受拉,镗头沿着镗杆前进的直线方向做进给运动,通过各种辅具及工艺方法的保证,拉镗法加工孔的轴线偏斜可控制在0.05mm(每米深度)以内,主要用于加工大深径比的管件、有较高精度要求的深孔工件等。

拉镗法的应用

(1)用于实现大的深径比。如图1所示,为一种拉镗加工大深径比工件的机床结构图。工件(通常为热拔、冷拔或离心铸造管料)装夹前首先进行预加工,将若干中心架定位面、前端15°锥面及卡环槽,以一定的同轴度要求加工出,其中15°锥面按卡盘体端部的内锥面来配,保证可以用图示的半圆卡环+压盘结构压紧,定位工件、密封并传递切削转矩。该结构采用床头主轴进油的方式,切削液携带切屑,经由镗杆与毛坯内孔的间隙,向工件的尾端排出,选择镗杆时需保证排屑空间,通常应保证镗杆与毛坯内孔间隙s≥2t(吃刀深度),同时加工时适当提高进给量,保证切屑为卷状短碎屑。

该结构中,工件在切削过程中受拉力,弯曲变形的影响非常小,可以满足细长、薄壁工件的加工,同时由于出口端设置了镗杆导向,镗削的后半程中,加工孔形成的轴线有向机床轴线靠拢的趋势,因此可实现很大的加工深径比。用此结构可加工石油化工用裂解管,加工内孔φ100mm,在保证最终壁厚差要求的前提下,单节可实现的加工深度在8m以上。

(2)用于保证加工孔轴线的位置精度要求。工件固定状态下实现加工孔的位置精度。如图2所示,图中工件为一石油机械用压裂泵的泵体,泵体上有相应的深孔,该孔的两端对相应基准均有位置度的要求,若采用常规BTA(内排屑)钻削—推镗的加工方式,孔的出口位置精度很难保证,若采用先加工孔,以孔为基准加工相应面的方式,会造成加工工艺过于复杂。现以拉镗法解决此类问题。

图2结构中所用拉镗头为内排屑拉镗头,采用授油器供油、通过镗杆内部向后排屑的加工方式,相对于(1)中的外排屑拉镗头,其结构较为复杂,但该结构所配镗杆的规格要大于外排屑方式,刚性强,并且可以直接与BTA钻头联接。对于图2所示工件的加工,首先在授油器头部安装钻头导向套,授油器与床头座两端顶紧工件后,以BTA法钻通加工孔,将授油器头部更换为图2所示7的组件,同时更换拉镗刀具及导向套,对已加工孔(已产生偏斜)进行反向拉镗加工,根据孔的要求可以分为粗镗、精镗及滚压(拉滚)等工序依次完成,由于结构中镗杆的刚性好,加之拉镗头的自导向性好,可实现很高的加工孔轴线的位置精度。该结构同时可用来加工多平行孔、有孔距要求的平行相交孔等。

工件旋转状态下实现各加工孔的同轴度要求。如图3所示的多台阶孔工件,为保证各公差要求,常规加工工艺中,采用的方法是先加工φ510+0.04mm孔,以此孔为基准车工件外圆(保证最终测量壁厚一致),将基准A转移至工件外表面,通过外圆夹持工件再加工其他孔,其他孔的加工还需要以φ510+0.04mm孔为导向,首先加工引导孔,以保证各处的同轴要求,工件加工的难度随着台阶数的增加急剧增大。

加工图3所示工件简要工艺路线如下:①将坯料外圆(需留量)一并车出两端锥角、中心架定位面,同时车齐两端面,保证两端面对工件轴线的垂直度≤0.03mm。②用BTA深孔钻钻通长孔φ39mm。③拉镗孔,分为粗、半精及精3道工序完成,最终加工成φ450+0.062mm孔。④按相应深度拉镗加工φ450+0.062mm及φ54mm孔。⑤最终加工外圆。

现采用如图4所示的拉镗结构,采用工件、刀具双向回转的加工方式,同时采用加长内排屑拉镗头结构,拉镗出口端设置镗杆导向,加工孔轴线的偏斜可稳定的控制在0.05mm(每米深度)以内。工件两端由锥面(内顶尖)定位,整个加工过程均以两锥面所定位的工件轴线(机床中心线)为基准,各台阶孔位置精度不会产生相互影响。

以拉镗法加工多台阶孔,在深径比小<50的情况下,台阶数的增加对工件加工难度的影响较小,相对于常规的推镗加工,其工艺路线简单、加工效率高。

实践证明,拉镗法是一种稳定性好、加工精度高的深孔加工工艺方法,应用于加工深径比大、加工孔轴线精度要求高的深孔工件。上述各结构图基本涵盖了拉镗法的应用方式,可应用于具体深孔工件的加工中,保证最终的加工精度要求。

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