镗孔加工的加工技术

HEATS

　　所谓镗孔加工(Boring)就是指将工件上原有的孔进行扩大或精化。它的特征是修正下孔的偏心、获得精确的孔的位置，取得高精度的圆度、圆柱度和表面光洁度。所以，镗孔加工作为一种高精度加工法往往被使用在最后的工序上。例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。

1 K/ p7 h1 V! ?; f% R4 N 9 ]( G) r V8 `- e. Z. H , }' `7 ]% I. a1 z5 N5 c

　　和其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。它只靠调节一枚刀片(或刀片座)要加工出象H7、H6这样的微米级的孔。随着加工中心(Machining center)的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。正因为这样，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。这里主要从工具技术的角度来分析加工中心的镗孔加工。

3 e9 N% ?% r' d1 e' _8 t7 D, P, p - i3 i2 A7 q$ v% i- O

　　1、加工中心的镗孔加工的特点

　　1.1工具转动

　　和车床加工不同，加工中心加工时由于工具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能象数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为加工中心不具有自动加工直径调节机能(附有U轴机能的除外)，就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。

`. V4 P R) v0 z1 Q/ E$ T2 W8 | 2 S8 Z$ R/ p5 O; z, _/ @, R: Y $ i- m9 @ u+ V% e1 [: M( O3 J$ [9 b3 F

　　另外，加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。特别是用纵型加工中心进行钢的盲孔粗镗加工时，至今这个问题还没得到完全解决。

. o0 M2 A W4 D+ P% _7 X 6 j. j9 i6 t* V: u/ y p 8 o# J8 _5 q# J& \. A0 X * w6 y0 v& v+ [# Z t

　　1.2颤振(Chatter)

% Z; w4 @! z, H' S2 q . @7 w6 w j$ z+ ]' ^1 a

　　镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颤振。在加工中心上发生颤振的原因主要有以下几点

( B$ z4 H6 u* w9 i/ U 6 U) r6 |5 U- R+ i u

　　①工具系统的刚性(Rigidity)：包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工(Stub Boring)所以特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时，工具系统的刚性尤为重要。

+ |; ~! e7 _2 K

　　②工具系统的动平衡(Balance)：相对于工具系统的转动轴心，工具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颤振的发生。特别是在高速加工时工具的动平衡性所产生影响很大。

; ^2 M5 s; p- Z& R- ` ; t) q2 `* c$ H+ s& F 7 ], C* w1 [* b6 m( K

　　③工件自身或工件的固定刚性(Clamping Rigidity)：象一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足，或由于工件形状等原因无法使用合理的治具进行充分的固定。

K8 x- O8 w* | # s; d* N& h0 F" z. L9 l, W

　　④刀片的刀尖形状(Geometry of Edge)：刀片的前角、逃角、刀尖半径、断屑槽形状的不同所产生的切削抗力也不同。

& l- S/ c) V0 ]/ @# Y+ l6 z 4 T0 p9 v) C% ~* Y+ B- v

　　⑤切削条件(Cutting Condition)：包括切削速度、进给、进刀量以及给油方式及种类等。

* ?9 Z9 h w3 P3 R7 ]! C: {& p# f6 D - X: U3 G8 g' c+ ]3 |; e

　　⑥机器的主轴系统(Spindle)等：机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。

* z( y7 n* o% ]: C! ~+ g

　　2、镗刀的选择基准

" t: {" K6 ^ Q; ? ' v) i5 t/ z: J; s+ G ; N$ @6 a% i2 n# U! A

　　根据加工内容的不同镗刀的选择基准也不一样，一般来说，应注意系统本身的刚性、动平衡性、柔性、信赖性、操作方便性及寿命和成本。

- O( j$ x A5 M) `1 G8 t4 G Q ^8 Z6 V; Z9 D7 k5 v + o+ x4 M9 \4 W# @# H

　　2.1一体式(Solid)镗刀与模块式(Modular)镗刀

! X5 w+ f' ^2 R 4 |* \) p- p. c; n! y

　　古老的一体式镗刀主要用在量产品的生产线或专用机上，但实际上机器的规格有多种多样:NT、MT、BT、　　IV、CV、DV等等。即使规格一样，大小也有不同。如BT有15、30、40、45、50、60等等。即使规格、大小都一样，有可能拉钉形状、螺纹不一样，或者法兰面形状不一样。这些都使得一体式镗刀在对应上遇到很大的困难。特别是近些年来，市场结构、市场需要日新月异，产品周期日益缩短，这就要求加工机械以及加工工具具有更充分的柔性(Suppleness)。所以一体式镗刀大多数已从工场中消失。

* ^3 q/ q0 i+ e, o* F+ ]0 m ; @3 O; q5 C, k6 l& y2 h

　　模块式镗刀即是将镗刀分为：基础柄(Basic Holder)、延长器(Extension)、减径器(Reduction)、镗杆)、镗头(Boring Head)、刀片座(Insert Holder)、刀片(Insert)、(倒角环)等多个部分，然后根据具体的加工内容(粗镗、精镗；孔的直径、深度、形状；工件材料等等)进行自由组合。这样不但大大地减少了刀柄的数量，降低了成本，也可以迅速对应各种加工要求，并延长刀具整体的寿命。

　　模块式镗刀最先出现在欧洲市场，大约20年前日本大昭和精机株式会社(BIG)与瑞士KAISER公司进行技术合作，BIG-KAISER模块式镗刀首次出现在日本市场，并逐渐取代了一体式镗刀的地位。如今日本的机械加工工场里80%以上都是使用的BIG-KAISER模块式镗刀。

2 K+ t9 Q% J. B$ P/ J, j

　　由此显而可见，模块式镗刀具有一体式镗刀无法比拟的优势。当然，这也需要模块式镗刀具有高连接精度和高连接刚性，以及高重复精度和高度的信赖性。

4 M8 H3 o* Q. d. o* Z " q# \' d f6 c9 ^5 }: _

　　2.2各种各样的模块式镗刀

. k5 T6 k/ D. n9 T5 h* G . ]; q3 A; f# q# l7 G

　　现在市场上存在着各种各样的模块式镗刀系统，它们的连接方式各有区别。

, [' k, U$ y+ | 2 L( r: T% _4 l' H

　　①BIG-KAISER方式

h3 q0 v" N& |1 Y( b2 M- v$ y! d

　　它只要靠一颗锥度为15°的锥形螺丝来连接，固定时也只需要一支六角小扳手，操作非常方便。

7 X2 V2 B9 o: q5 J7 y+ p

　　由于螺孔与被连接体的锥孔间有一定的偏心，当旋紧螺丝时依靠锥面的作用，将旋紧力的绝大部分转化为轴向的拉力，使被连接的两部分贴紧，而保持径向位置不变。

# Z0 o) c7 r, }. |" j / Y9 k9 x% U: c) U4 i ( i0 u( M3 x+ c& ?" y# k% w 1 {8 Y9 w. O& I) z

　　固定螺丝用高剪断强度材料制成，可承受较大的扭矩，并且粗镗时设有加强拴。

+ m. X6 r! t' k, i3 E

　　②侧固式

8 k6 T/ p& C6 m$ Q( D6 J * h9 I* x E0 D( C0 a K: P! J

　　显而已见，这种连接方式仅仅是达到固定的目的。它的旋紧力的绝大部分都向着径向。不但连接体的端面不能密接，径向位置也会发生变化。

4 d+ Z. ?7 g1 @' g: O7 Q % C" ~. B7 F" P

　　③旋入式

6 m+ {0 w. |4 u

　　虽然端面得到连接，但刀尖在圆周上的相位会发生变化。

. S' ~- q* X% f0 Q5 x- O; p9 i & S* E9 ?- B) v, D! ~ 2 D1 Y Q& G# y- i. c [: @5 p) F

　　④后部拉紧式

　　端面的连接和跳动都较好，但操作性很差。

% x% Y/ n: j3 h+ T2 f; ? F# M ( q1 R! r2 B6 S

　　⑤其它方式

　　侧面90°两点固定方式；侧面180°两点倾斜固定方式；ABS方式等等。

% }! }0 B6 O; H# A4 P 9 J9 | c! U5 ^" d& |1 L' S ( k5 p4 x( ^- L

　　总而言之，模块式镗刀系统具有很大的优势，但并不是说只要是模块式就好。必须从连接刚性、精度、操作性、价格等多方面来衡量。【MechNet】

: O2 _' B, t/ q 2 Z" X, B+ z ^ c7 ^; j