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。

& Q# \7 w- _; z+ \$ J7 R1 g6 P9 J8 z / S0 d) |$ |, G E5 H : C, X7 a: u' Q9 y! b

　　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。

4 g, d& V4 P4 f- z2 w9 O, W2 V 2 }: z; k$ c; J2 S + f- e' j. J( p" {$ O' e) W4 s

　　1、加工中心的镗孔加工的特点

; j3 |0 P' X/ K" P! o6 a6 B# m

　　1.1工具转动

2 S* v( I. o) |

　　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。

　　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。

$ P8 ?& ?7 @4 {3 z/ R 9 Q- t5 T; U% Q$ c2 | Z

　　1.2颤振(Chatter)

. O2 p' y: Y/ \& f8 c, k0 g/ V) n

　　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

8 l% p1 E' T. |* ^& J

　　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。

4 }3 Z9 C. n& d4 }2 J# {

　　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。

, S- o8 D* w6 d3 T, D ! V" J$ F9 S% ~- ^ E

　　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。

　　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。

3 O; J! w$ w" j9 e

　　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。

: G9 E: l2 H% r) J$ M* ? , u! ]5 w$ Z' M# F' j: ?0 i 1 g( S5 Z$ E2 ^+ | , S4 X& h, J; o1 a

　　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。

& {& s5 {& D" h. H6 D5 g

　　2、镗刀的选择基准

! r* U3 A u7 M ; @: n: i& }4 K' P

　　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。

6 E( G' \& S# S ( Q, B! d- `- }( v

　　2.1一体式(Solid)镗刀与模块式(Modular)镗刀

　　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。

" l0 T& n: A4 J0 S" w9 Y+ D

　　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。

9 z4 u6 ~% B; v5 x. Y; X: I + e, {2 ?/ {6 q. k+ A( ~% U8 F

　　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。

4 i6 a' h, M' ]4 {

　　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。

w/ c1 B! G# D9 g2 x2 } ' ^9 `% ]4 y' g4 r ; o! h; s6 {7 U* J + t$ T3 B' Y6 m4 V0 K

　　2.2各种各样的模块式镗刀

0 F1 T2 `6 B# y- H; q+ I3 ]

　　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。

! `; X' q! Y5 O* W

　　①BIG-KAISER方式

1 b) `$ }/ N. D* l

　　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。

4 F' u8 b- p0 z d5 d ! w! }" w2 K4 e * s; P0 f8 o! 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。

A& g6 d8 q0 n* x! G( S ; V$ ~2 x, N; @. R1 ]% G + _* t2 T" u! P1 n: H3 d7 W! W

　　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。

& w# [9 @- s4 u7 p 1 k: _7 G7 B+ R/ L0 M- s

　　②侧固式

& Y: _& Q9 w. D! D

　　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。

. `! e# ~/ j3 l( O! D ; P/ h5 P& ~. I: D0 w( B , @* d3 X! F! T" z& v $ T; F8 R5 J3 p b& }

　　③旋入式

" b# F& u: q. o5 l

　　虽然端面得到连接，但刀尖在圆周上的相位会发生变化。

\! E \0 g8 g# l9 h7 L. l% }

　　④后部拉紧式

' h" R! E, @; A% e ) i2 ?' J4 X0 p+ V- _: q) \

　　端面的连接和跳动都较好，但操作性很差。

2 g8 U' g1 `# ~9 M% d' l# H9 m

　　⑤其它方式

/ j5 N/ u& R5 |- `9 l# k% f( Y1 v9 @

　　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。

/ H7 f& r/ ~, G4 m; I! c

　　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】

. x9 T7 y4 r9 Z 3 u& k. ~7 y7 b# i' x: ^/ Q# _