VMC上深孔加工
發表時間:2009-04-02 08:16:06; 來源:
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當冷卻液不能到達深孔的底部時，切屑很可能堵塞了鉆槽，使熱量聚集而損壞鉆具與工件。 |
大多數加工設備的控制系統提供了深孔加工的鉆削加工，控制鉆具鉆入材料特定的距離后，從孔內完全退出，然后再鉆入孔中。此類鉆孔周期，當鉆頭退出時，鉆屑在冷卻液沖刷下會落入孔中。這種情況尤其會發生在鋼料的加工中。當鉆頭再次進入后，它將撞擊位于孔底部鉆屑。鉆屑在刀具的作用下開始旋轉，將鉆屑切斷或熔化。在手動鉆孔中，操作者能感覺到切屑阻礙鉆頭旋轉，就停止加工來清理吹凈鉆屑。無論如何，這樣的加工周期可以編寫到程序中，在上次退刀排屑前暫停加工，以避免此類情況的發生。
在不同深度退刀加工循環的實例中，加工到1英寸使進行第一次退刀排屑，下一次退刀只再鉆入0.5英寸深，接著再進0.25英寸深,而最后一次退刀排屑只比上一次退刀再進0.05英寸深。鉆頭在孔中鉆的越深，減少退刀深度將有助于消除刀具周圍鉆屑的堆擠。鉆的孔越深則冷卻液進入也越困難，因此退刀既用于排出鉆屑也可以讓更多的冷卻液流到鉆具的頂部。
使用機床控制系統編寫特殊的加工代碼，可以得到特殊加工路徑，在任何時候寫入新的加工位置時，設備都能夠自動運行。
退刀排屑并不只限于深孔加工，在每次退刀中，即使只有很小距離，它也能起到折斷鉆屑的作用，從而排除了鉆屑落入孔內的問題。退刀排屑的時間決定了鉆屑的長度，去除纏繞在刀具上的鉆屑通常被稱作“天使的頭發”。這些鉆屑會令冷卻液隨著它從孔內排出，使鉆頭上的熱量聚集而引起刀具的過分磨損。這種情況最終將導致刀具徹底損壞。深孔加工與退刀排屑的缺點是花費了太多的時間來完成每個孔的加工。其時間將用在刀具的進刀與快速的退刀，再快速地退回和進刀。以一次退刀排屑的周期所需時間乘以被加工孔數再加上延誤的時間。即使每個孔只增加幾秒鐘，鉆孔效率也大大降低了。在工序多的產品加工中，這種低效率會成為嚴重制約。
讓冷卻液到達孔的底部
| 為達到高效的深孔加工，鉆具幾何形狀必須與加工方法以及工件材質相匹配。寬型鉆槽更利于鉆屑的排出。 |
鉆具的幾何形狀對成功的深孔加工是一個關鍵因素。鉆槽的尺寸與空間影響鉆屑的排出。例如，鉆具上開放的凹槽使鉆屑能夠向上流動并從孔內容易排出，尤其在采用穿軸式冷卻系統中。但在孔的底部如果沒有液流，開放凹槽設計也會遭受鉆屑堵塞和鉆的斷裂。
當今的技術已經能夠使刀具制造商依據鉆削加工的特性設計出更有利于排屑的鉆具，并最大程度地避免刀具過熱。采用較高級的合金鋼制造可提高壽命，這種刀具特性具有新形狀，可以輔助深孔加工。因為刀具剛性較大，在深孔加工中很少有偏離現象發生。
在高速機床中，一些合金刀具有冷卻孔貫穿整個刀體。盡管此類刀具可以讓頂部有更多的冷卻液，但它們的價格非常昂貴。這此新型的刀具要求高壓冷卻液，高主軸速度，高電機功率才能發揮高效。如果加工設備缺乏這些特性，那么購買這種刀具只是浪費。
標準的鉆削刀具在頂部又寬又薄。一些鉆的設計將頂部分成幾個小部分或者將其設計得更窄，從而提高刀具性能。也有些對頂部的幾何形狀進行改進。這些特殊的幾何形狀，可用來加工更深的孔，并提高光潔度，直線度，精確度，刀具的壽命與生產效率。
另外，特殊的涂層有時也被應用在刀具的刃口上以使磨擦產生的熱量達到最小。涂層有助于形成良好的鉆屑，使其更快的向上并排出孔內。由涂層增加的成本與刀具壽命的延長相抵消。
機床特性
在深孔加工中設備的穩固性起主要作用，因為設備基礎越不穩定，在頂部與機臺上將產生越大的振動，造成刀具的斷裂。對于深孔加工而言，設備所具有的特性包括：鑄件采用均勻薄壁以避免熱變形，具有大接觸表面的箱形結構，不產生彎曲且堅固的頭部與立柱。并要求低振動的主軸。
在深孔加工中，當壓力作用在鉆頭上時，剛性較小的機床會導致立柱彎曲。結果造成鉆的彎曲，降低了精度并導致刀具磨損，最終導致刀具斷裂。在頭部過大壓力的作用下，鉆頭會產生一個加工角度，并最終會脫離正確的加工位置。
具有中心通孔的刀具，可以使高壓冷卻液到達孔的底部，冷卻液沖刷出鉆屑并帶走熱量。
其它方面的改進對改善鉆孔效果也有幫助。例如，一個系統用于維持主軸速度，當負載增加時確保在鉆具上對鉆屑有恒定的負載。在加工過程中如果主軸的速度降低，刀具的負載與切屑的負載將會增加并容易崩斷刀具。Fadal立式加工中心的主軸矢量驅動系統提供了這項功能。在這些立式加工中心中有另一個特性，那就是雙主軸電機線圈，可提供低速范圍到2,500rpm及高速范圍2,500到10,000rmp。該特性增加了采用雙動力驅動矢量驅動的主軸電機在高速上運行的功能。在深孔加工中也有益處，是刀具負載補償，使程序員設計刀具負載在不同的加工條件下隨著進刀速率動態變化。
滿足需求
穿軸式冷卻，鉆頭的幾何形狀，合金刀具，涂層以及周期選擇是加工
深孔時的重要因素。每個因素都影響孔的完整性，制造周期，刀具壽命及孔底的毛刺。深孔加工的最佳組合是采用高壓冷卻，帶有開放式鉆槽，具有涂層的合金刀具及單次退刀完成孔的加工。
當我們考慮怎么使用手邊的工具時，必須要考慮鉆得種類、性能以及可選的加工設備。不同的工作，可以有很多種不同的加工方法。所以必須了解不同的材料，刀具，特性及加工設備在不同情況下的作用，這決定了我們是否能夠達到最終加工目標。
