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jq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jq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{dy}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{dy}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。
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。