復(fù)雜深孔的高效加工方法！

復(fù)雜的深孔加工變得越來越富有挑戰(zhàn)性。零件常常要求附加特征，例如非常小的孔光潔度、內(nèi)室、孔徑變化、輪廓、凹槽、螺紋及變化的孔方向。要高效地獲得此類公差很小的孔，不僅需要具備豐富的經(jīng)驗和研發(fā)資源，而且需要工程能力、應(yīng)用設(shè)施以及實質(zhì)性的客戶參與。

深孔加工（DHM）

是一類由專為現(xiàn)有應(yīng)用而設(shè)計的刀具所主導(dǎo)的加工領(lǐng)域。許多不同的行業(yè)都涉及到深孔加工，但應(yīng)用最廣泛的是能源和航空航天業(yè)。起初某些深孔零件特征往往看似無法形成，但由專家們設(shè)計的非標刀具解決方案除了解決工序問題，也能確保它們在某種程度上以高效率和無差錯為特征予以執(zhí)行。

對復(fù)雜孔的需求不斷增長，并且迫切需要縮短加工時間，這樣就促進了現(xiàn)代深孔加工技術(shù)的發(fā)展。數(shù)十年來，深孔鉆削都是一種采用硬質(zhì)合金刀具的高效加工方法，但孔底鏜削作為瓶頸已開始不斷顯現(xiàn)。

現(xiàn)在，該加工領(lǐng)域取得成功通?；诨旌鲜褂脴藴屎蛯Ｓ玫毒咴@些元件具有設(shè)計成專用深孔加工刀具的經(jīng)驗。這些刀具配有加長的高精度刀柄，并且具有支撐功能和集成式鉸刀，再結(jié)合最新的切削刃槽形和刀片材質(zhì)以及高效的冷卻液和切屑控制，就能在最高的穿透率和加工安全性下獲得所需的高質(zhì)量結(jié)果。

圖1

圖1 停止深孔加工的零件首先需求鉆削十分深的孔，然后往往是各種復(fù)雜的特征加工。深孔加工取得成功通常基于混合運用規(guī)范和公用刀具元件，這些元件具有設(shè)計成非標刀具的閱歷。此類基于T-Max 424.10型鉆頭的非標刀具是單管運用的一局部。

在深孔鉆削中1mm以下的小直徑孔采用硬質(zhì)合金槍鉆加工而成，但對于15mm及以上的孔，一般采用焊接刃鉆頭，而對于25mm及以上的孔，則采用可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭才能進行非常高效的鉆削?，F(xiàn)代可轉(zhuǎn)位刀片技術(shù)和鉆管系統(tǒng)也為深孔加工提供了專用刀具的新可能性。

孔深超過10倍孔徑時，加工出的孔一般認為很深?？咨钸_300倍徑時就需要專門的技術(shù)，并采用單管或雙管系統(tǒng)才能進行鉆削。在漫長地加工至這些孔底部的過程中，需要專門的運動機構(gòu)、刀具配置以及正確的切削刃才能完成內(nèi)室、凹槽、螺紋和型腔的加工。在深孔鉆削中也至關(guān)重要，現(xiàn)在它作為深孔加工技術(shù)的一部分也進展頗大。其中包括適合此領(lǐng)域可提供更高性能的合格刀具。

圖2

圖2 在深孔加工中，1mm以下的小直徑孔采用硬質(zhì)合金槍鉆加工而成，但關(guān)于15mm及以上的孔，普通采用焊接刃鉆頭，而關(guān)于25mm及以上的孔，則采用可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭在單管系統(tǒng)和Ejector雙管系統(tǒng)中才干十分高效地執(zhí)行這些工序。山特維克可樂滿深孔加工全球中心可為業(yè)內(nèi)開發(fā)零件工藝提供開發(fā)、設(shè)計和測試資源。除了小批量運用之外，該中心還與諸多行業(yè)嚴密協(xié)作，這些行業(yè)都需求更高的零件產(chǎn)出，且觸及到少量的高質(zhì)量孔，例如熱交流器和鋼坯。

工藝機會

現(xiàn)在的制造要求需要完全不同于深孔鉆削（隨后為后續(xù)單刃鏜削工序，通常不得不在其他機床上執(zhí)行）的深孔加工解決方案。即使在多任務(wù)機床上，單一的裝夾也需要這種方法。比如，加工幾米深的孔，其孔徑約100mm，必須一端有螺紋，并且深入到孔中的內(nèi)室具有較大直徑。通常，當鉆削完成時，在將零件移至車床上后，隨后通過鏜削工序?qū)⑦@些特征添加到孔中?，F(xiàn)在深孔加工結(jié)合了一把刀具執(zhí)行后續(xù)工序的能力，并且沒有機床調(diào)整限制。這種新刀具技術(shù)反而拓寬了其操作能力，從而能夠在更小的限制范圍內(nèi)更高效地加工這些要求苛刻的特征。

采用深孔加工技術(shù)進行高效特征加工的一個例子是石油勘探零件。此類零件約2.5m長，具有一些復(fù)雜的特征，公差較小。要獲得小公差和優(yōu)良的表面光潔度，刀具解決方案首先涉及鉆削直徑90mm的孔，然后采用浮動鉸刀進行精加工。接著到達1.5m的深度，對直徑115mm的孔進行擴孔和鉸削。另一分隔大約中途進入孔，然后也進行擴孔和鉸削，并通過倒角完成加工。最后，進行鏜削和擴孔形成兩個有倒角（也鉸削至成品尺寸）的內(nèi)室。

深孔加工全球中心的公用深孔加工刀具帶來了適宜此動力行業(yè)零件的非標處置方案。切削時間從30多個小時延長至7個半小時。此非標刀具處置方案在整個相對復(fù)雜的孔內(nèi)都可提供所需的小公差和外表光亮度。工藝包括一次深孔鉆削和采用浮動鉸刀停止精加工。隨后抵達1.5m的深度，對直徑115mm的孔停止擴孔和鉸削。接著對另一個深進孔中的較短部件停止擴孔和鉸削，并構(gòu)成倒角。最后，停止鏜削和擴孔構(gòu)成兩個有倒角（也鉸削至成品尺寸）的內(nèi)室。

常規(guī)加工時，在機床上完成此零件的時間超過30個小時。而配有專用刀具的深孔加工解決方案能將時間縮短至7.5個小時。

效率提升

完全不同于多操作裝夾，采用深孔加工技術(shù)在批量較大時也能獲得生產(chǎn)效率提升。切削時間縮短80%也不足為奇。一個可以證明能力的例子是刀具和刀片設(shè)計方面的專有技術(shù)能夠最大化切削刃負載安全。在最佳數(shù)量的刀片上進行負載平衡和優(yōu)化切削作用可允許更高的穿透率，從而縮短加工時間。在精度方面，小公差是深孔加工的專長，其中70%的孔具有同心內(nèi)徑，典型公差0.2mm，直徑公差20微米。

偏離中心線的深孔

孔鉆削時對刀具和應(yīng)用專有技術(shù)要求很高的另一個例子是加工發(fā)電站發(fā)電機軸中非常深的孔。在這種情況下，，發(fā)電業(yè)專家Generpro公司必須以與軸中心線不對稱的方式加工90噸的鍛鋼零件，其中孔接近5.5m長，直徑剛超過100mm。此類深孔必須偏離一定角度進行鉆削，并且退出時位置公差須在8mm以內(nèi)。

鉆削方向、斷屑和排屑以及預(yù)加工軸絕對無廢品對此應(yīng)用而言至關(guān)重要。該工具解決方案包括一個專用鉆頭和一個新型支撐板。在軸上應(yīng)用之前需進行鉆削測試，其結(jié)果證實更高效可靠 – 并且退出位置在目標的2.5mm以內(nèi)。

在許多情況下采用現(xiàn)代孔加工技術(shù)表明加工時間大大縮短 – 從多個小時縮短至不足1小時 – 并且使很多復(fù)雜的特征也具有可加工性。