深腔鏜孔加工的工藝規(guī)劃與編程
2017-12-11 來(lái)源：深圳寶山技工學(xué)校 作者：劉巧明
【摘要】深孔鏜孔加工一直以來(lái)都是機(jī)械及模具加工中的難題，針對(duì)膠管模具上的 48×215mm 的深孔進(jìn)行了詳細(xì)的加工工藝分析和數(shù)控編程編制，針對(duì)在加工過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取了多種方案分析對(duì)比，進(jìn)而較好的解決直徑 48×215mm的深孔加工過(guò)的難題，希望對(duì)數(shù)控加工的編程人員提供一些幫助和借鑒作用。
關(guān)鍵詞：深孔加工；鏜孔；工藝分析；數(shù)控編程
1 、引言
隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也越來(lái)越普及，數(shù)控加工技術(shù)在我國(guó)得到了不斷的提升與完善，各種各樣的產(chǎn)品與模具等數(shù)控加工紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，數(shù)控加工企業(yè)利用這個(gè)巨大的市場(chǎng)不斷加大自身設(shè)備的投入與相關(guān)技術(shù)人員引進(jìn)，使得中國(guó)在世界制造業(yè)扮演者越來(lái)越重要的角色。如何合理規(guī)范零件的加工工藝與降低零件的加工成本顯得尤為重要。技術(shù)人員不僅要吃透零件圖紙，還要根據(jù)自身的設(shè)備情況訂出合適合理的加工方案，既要保證質(zhì)量還要保證設(shè)備的壽命，所以更深層進(jìn)行數(shù)控程序的編制顯得非常重要。因此要成為一名合格的編程師，就必須具有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和良好的業(yè)務(wù)技能，才能確保企業(yè)在制造行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，本文就針對(duì)機(jī)械加工中經(jīng)常遇到的深孔加工進(jìn)行分析和編程編制。
2 、零件圖分析與工藝規(guī)劃
2.1 、零件圖紙分析
圖 1 所示為膠管模具零件，有 4 個(gè)直徑48×215mm 深的孔需要加工。外形尺寸 420×270×250mm，上下左右各有 4 個(gè)凹槽，孔面有臺(tái)階，兩側(cè)各有斜面為行位配合面。
圖1 膠管模具零件
零件尺寸如圖 所示，此零件的工藝要求是孔的圓錐度不能超過(guò)0.1mm，表面粗糙度值為Ra3.2μm，孔距尺寸公差不能超過(guò)0.03mm，垂直度為0.03mm，此模具的產(chǎn)品是玻璃膠管，其壁厚只有 0.8mm，客戶(hù)要求超過(guò) 0.8mm 的厚度不收貨，可謂是越薄越好，就是為了節(jié)省成本。當(dāng)時(shí)，對(duì)于這么高難度的零件確實(shí)心里沒(méi)底，雖然本單位只負(fù)責(zé)加工深腔鏜孔，其它方面客戶(hù)都可以配合加工。經(jīng)多次嘗試，研究出一套既簡(jiǎn)單又合理的加工方案。
2.2 、工藝規(guī)劃
2.2.1 零件鏜孔前的簡(jiǎn)單加工順序
（1）精料回來(lái)后，銑床先加工兩側(cè)的凹槽位，如圖1所示B、E處先粗后精，加工到數(shù)。（2）加工正面的臺(tái)階開(kāi)粗，單邊留余量 0.5mm，如圖1所示A、F處。（3）加工底面的臺(tái)階開(kāi)粗，單邊留余量 0.5mm，如圖1所示C、D處。（4）然后重新裝夾校表，四面分中，中心鉆加工定位，分步由直徑10mm、直徑24mm、直徑35mm鉆頭加工，最后用直徑44mm鉆頭加工鉆穿開(kāi)粗。（5）完成后至大水磨加工面和底，如圖2所示處并磨削到數(shù)，保證平行度為0.03mm。（6）如圖 1 所示 B、E 側(cè)面磨削預(yù)留 0.3mm 精加工余量。
2.2.2 零件的的裝夾及定位基準(zhǔn)
工件直接裝夾在數(shù)控工作臺(tái)上，4 個(gè)模腳分別碼緊，校表分中，誤差控制在0.03mm以?xún)?nèi)。
3 、零件數(shù)控加工
3.1 、加工前準(zhǔn)備工作
自制鏜刀：先自制一把鏜刀架如圖3所示，材質(zhì)是837H，先粗車(chē)，預(yù)留0.5mm余量，熱處理后用外圓磨床加工，重點(diǎn)是保證同軸度。鑲刀片的小刀架購(gòu)買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)件 10×10mm
，便于更換刀片，保證尺寸。內(nèi)裝小刀架的傾斜角度是20°，線(xiàn)割加工，稍緊配合。鏜刀架鉆孔配 M6mm 的內(nèi)六角螺絲，用內(nèi)六角螺絲鎖緊小刀架。標(biāo)準(zhǔn)小刀架裝硬質(zhì)合金刀片，主偏角30°，后刀面避空角度15°，刀片尖角帶R0.3~R0.4mm角，盡量減少接觸面，以防震動(dòng)。
圖2 零件尺寸圖
3.2 、加工方案確定
3.2.1 孔加工方案1
采用快走絲線(xiàn)割加工，這種方法是最直接簡(jiǎn)單，不用開(kāi)粗，但由于尺寸過(guò)深有 215mm，加工時(shí)冷卻和沖水很難解決，且容易斷線(xiàn)，表面粗糙度值達(dá)不到要求。
3.2.2 、孔加工方案2
采用慢走絲加工，由于孔深也容易斷絲，但每個(gè)孔的加工費(fèi)約 1,945 元，總計(jì)算模具的線(xiàn)割費(fèi)用將近7,700元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出客戶(hù)的成本計(jì)算。
3.2.3 孔加工方案3
數(shù)控外形銑削加工，用加長(zhǎng)刀把裝圓刀粒或菱形合金刀粒，深度分層加工，由于接觸面積較大，每次進(jìn)刀和退刀加工時(shí)聲音非常大且刺耳，加工出來(lái)的表面粗糙度值和尺寸精度非常差，中間還不時(shí)有倒扣的凹槽，僅粗糙度無(wú)法控制，遠(yuǎn)不達(dá)標(biāo)。
3.2.4 孔加工方案4
數(shù)控鏜孔加工，采用機(jī)型是850B型，一般的機(jī)床均可，此機(jī)型的 Z 軸高度是 500mm,能滿(mǎn)足鏜刀架 230和加工件孔深250mm的加工要求，且加工時(shí)間每孔總共只需 2h，加工精度高，表面粗糙度值和尺寸精度均符合圖紙要求。通過(guò)對(duì)成本和加工精度和加工難易程度等方面對(duì)比，故選擇方案4的孔加工方案。
3.3 數(shù)控鏜孔加工過(guò)程
3.3.1 裝夾找正
工件上機(jī)床，碼緊4個(gè)角的位置，校平工件的平行位置和水平度，如超過(guò) 0.03mm 則要重磨工件的上下面，否則很難保證孔的垂直度。校表公差控制在0.02mm以?xún)?nèi)，4個(gè)面分中，以第二臺(tái)階面為加工Z軸的0面，盡量有足夠的抬刀空間。
3.3.2 裝鏜刀架
第一次粗加工用表卡測(cè)量好鏜刀片高于大刀架的尺寸，粗加工預(yù)留單面 0.5mm 左右，便于半精加工。鏜刀片主偏角 30°，后刀面避空角度 15°，刀尖圓角為R0.3~R0.4mm角，盡量減少接觸面，減少受力，以防震動(dòng)產(chǎn)生倒扣。鏜刀尖對(duì)刀工件表面為0面。
3.3.3 鏜孔程序
指令格式 G76X_Y_Z_R_Q_P_F_;，G76 為精鏜孔指令，X/Y/Z孔的坐標(biāo)位置，P為孔底有暫停，Q表示刀具加工完暫停偏移，抬刀時(shí)以防刮傷已加工側(cè)面。
3.3.4 粗加工參數(shù)設(shè)置
轉(zhuǎn)速S為120轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給F為80mm/min，切削量1.0mm，切削油為冷卻液，油的流動(dòng)性需好，冷卻到位。
3.3.5 半精加工參數(shù)設(shè)置
粗加工完畢，進(jìn)行卡數(shù)和檢測(cè)，深內(nèi)孔的尺寸可用內(nèi)孔測(cè)規(guī)，通常是會(huì)有一定的錐度，轉(zhuǎn)速 S 為 110轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給 F 為 70mm/min，切削量 0.6mm，切削油為冷卻液，油的流動(dòng)性需好，冷卻到位來(lái)保證精加工的粗糙度。
3.3.6 精加工參數(shù)設(shè)置
加工每個(gè)孔都用新的刀片加工，轉(zhuǎn)速S為100轉(zhuǎn)/min，進(jìn)60mm/min，用千分卡測(cè)量好刀片的位置，鎖緊小刀架加工。先試孔加工，因?yàn)楣ぜ捻斆嬗袀€(gè) 15mm的臺(tái)階，直到尺寸達(dá)到圖紙要求。
4 、程序的編寫(xiě)
說(shuō)明：粗加工，中加工和精加工只改程序內(nèi)容的F和S的值之即可。
5 、加工總結(jié)
此套加工方案經(jīng)過(guò)了數(shù)次的現(xiàn)場(chǎng)改良，從外形銑削加工方案開(kāi)始做起，中途要抬刀換多次的刀粒，每個(gè)孔的加工時(shí)間大約4h，加工出來(lái)的粗糙度值讓客戶(hù)非常頭疼，導(dǎo)致第二道工序機(jī)器省模拋光一個(gè)孔需要一天，拋光出來(lái)圓孔的圓度還不合格。
圖3 鏜刀架
用鏜孔加工，主要是進(jìn)給和速度兩項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置，進(jìn)給速度正常計(jì)算 Vc=πDN/1,000，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)加工，不斷改良，最終總結(jié)出精加工轉(zhuǎn)速 S 為 100 轉(zhuǎn)/min，進(jìn)給F為
60mm/min，雖然結(jié)果簡(jiǎn)單，付出不少，但得出中加工/半精加工和精加工各一次就能完成，每個(gè)孔的總共加工時(shí)間在2h以?xún)?nèi)，圓柱度和粗糙度值全部達(dá)標(biāo)，減少了客戶(hù)的二次加工時(shí)間，真正提高了生產(chǎn)效率，獲得了客戶(hù)的好評(píng)。
6 、結(jié)束語(yǔ)
此套最終鏜孔加工方案雖然簡(jiǎn)單，但過(guò)程實(shí)不容易，缺少任何一個(gè)細(xì)節(jié)加工出來(lái)的效果可能都不一樣，深孔鏜孔最擔(dān)心的就是怕在加工過(guò)程中出現(xiàn)震動(dòng)，受力過(guò)大導(dǎo)致倒扣，工件都將報(bào)廢。因此在刀片選擇、注意事項(xiàng)等加工參數(shù)的設(shè)置這幾個(gè)方面，希望能起到一些借鑒和預(yù)防的作用
由于本人水平有限，而且經(jīng)驗(yàn)不足，在本文撰寫(xiě)過(guò)程中，參考了不少的資料和文獻(xiàn)，并得到了張麗娟老師的大力協(xié)助，且對(duì)全文的修改提供了寶貴的意見(jiàn)。曾福輝老師對(duì)論文進(jìn)行了悉心的指導(dǎo)，謹(jǐn)此表示誠(chéng)摯的謝意！
參 考 文 獻(xiàn)[1] 張克慧.注塑模設(shè)計(jì)[M]. 西北工業(yè)大學(xué)出版社，西安，1995.[2] 李偉光. 現(xiàn)代制造技術(shù)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.[3] 肖詩(shī)綱. 切削用量簡(jiǎn)明手[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.[4] 周明虎. 數(shù)控銑床編程與操作實(shí)訓(xùn)教程[M]. 上海交通大學(xué)出版社，2010.
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