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    傳統鉆削與螺旋銑孔加工工藝的區別
    2018-3-26   作者:機床雜志社
          作為一種新型孔加工方式,螺旋銑孔技術具有切削過程平穩、刀具承受切削力小和一次加工即可滿足精度要求的優點。該技術已成為國內外材料加工研究的熱點和難點之一。那么,傳統鉆削與螺旋銑孔加工工藝有什么不同呢?

          傳統鉆削工藝

          傳統的鉆削加工主要有以下特點:

          其一,在傳統的鉆孔過程中,主軸中心的線速度為0,即鉆頭中心不參與切削,工件的中心區域材料要完全依靠鉆機向下的推力將其擠出來去除,因而鉆頭所承受的Z向力很大,當加工鈦合金等難加工材料時,刀具的快速磨損失效也就在所難免了。

          其二,傳統鉆孔加工過程是一個連續的切削過程,刀刃始終與工件相接觸,切削時接觸面溫度很高,而鈦合金的導熱性差,連續的切削過程使溫度不斷累積,這也加速了刀具的磨損失效,導致加工表面質量下降。

          其三,傳統鉆孔加工的排屑方式也是導致刀具失效的一個原因。鉆孔過程中,切屑從鉆頭狹槽中排出,排屑速度慢,而切削熱主要是由切屑帶走的,當切削熱不能及時疏散時,大量切削熱留在了工件和刀具上,這會加速刀具的磨損失效。

          另外,切屑與已加工孔的表面有直接接觸時,加工表面會被劃傷,顯然這種排屑方式又影響了孔的表面質量。一般說來,傳統鉆孔加工質量是無法滿足飛機制造業的精度要求的,還必須依靠其他工序來保證孔的表面質量,從而降低了工作效率,同時也提高了加工成本。從技術可行性和經濟角度考慮,傳統鉆孔工藝已不再適用于飛機制造業。

          螺旋銑孔工藝

          與傳統的鉆削加工相比,螺旋銑孔采用了完全不同的加工方式。螺旋銑孔過程由主軸的“自轉”和主軸繞孔中心的“公轉”2個運動復合而成,這種特殊的運動方式決定了螺旋銑孔的優勢。

          首先,刀具中心的軌跡是螺旋線而非直線,即刀具中心不再與所加工孔的中心重合,屬偏心加工過程。刀具的直徑與孔的直徑不一樣,這突破了傳統鉆孔技術中一把刀具加工同一直徑孔的限制,實現了單一直徑刀具加工一系列直徑孔。這不僅提高了加工效率,同時也大大減少了存刀數量和種類,降低了加工成本。

          其次,螺旋銑孔過程是斷續銑削過程,有利于刀具的散熱,從而降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效的風險。更重要的是,與傳統鉆孔相比,螺旋銑孔過程在冷卻液的使用上有了很大的改進,整個銑孔過程可以采用微量潤滑甚至空冷方式來實現冷卻,是一個綠色環保的過程。

          第三,偏心加工的方式使得切屑有足夠的空間從孔槽排出,排屑方式不再是影響孔質量的主要因素。由此可見,該項技術有著廣闊的發展空間和良好的市場前景,但作為新的加工方式,其加工機理有待進一步研究探討。

          螺旋銑孔的優勢

          (1)提高加工孔的質量和刀具壽命。

          相對于傳統的鉆孔技術,螺旋銑孔顯著地提高了孔的質量和強度;螺旋銑孔屬于斷續切削,較低的銑削力使得加工的孔無毛刺;刀具直徑比孔小,切屑得以順利排出,使得孔表面的粗糙度值能大幅降低;在加工復合型材料時,消除了以往傳統打孔由于刀尖鈍化導致的脫層、剝離、孔表面質量低等情況。

          傳統鉆孔刀具中心的切削能力低下,且易積聚發熱快速磨損,刀具壽命普遍較低;螺旋銑孔則由于較低的銑削力使刀具壽命顯著提高。

          (2) 縮短研制周期,節約加工成本。

          在制造飛機或其他重型機器時,使用螺旋銑孔技術將會大大縮短研發周期,降低成本。

          應用螺旋銑孔技術,可用同一把刀加工不同直徑的孔和復雜形狀的孔。由于其加工方法的優越性,可以節省傳統的锪錐孔、鉸孔等工作。這意味著,今后加工孔的刀具種類型號會不斷減少。從整個研制周期來看,使用螺旋技術可減少很多工序(如分解拆卸后對不同的孔分別進行毛刺去除處理、鉸孔、清除冷卻液,再進行組裝),大大縮短加工周期。

          (3) 高度自動化。

           實現更高的自動化程度,也是降低加工成本的一種方式。由于螺旋銑孔工藝銑削力低,此項技術才能在工業機器人裝置上得以應用。由于工業機器人裝置比較柔弱,而傳統鉆孔軸向力太大,因此傳統鉆孔是無法應用在此類裝置上的。 

          (4) 促進新材料的使用。

          在飛機的零部件中使用新型材料是明顯的發展趨勢,鈦合金、復合材料等新型材料已得到廣泛應用。而新型材料的研制使用需要適合的加工工藝支撐,在孔加工方面,研究表明,相對于傳統鉆孔技術,螺旋銑孔技術有著顯著的優勢。

          螺旋銑孔工藝只需1把刀具就可以加工出不同直徑、高質量的孔,既減少了換刀時間,又節省了精加工的工序,大大提高了工作效率。鑒于螺旋銑孔技術的優勢,各大企業,特別是航空、模具行業中的許多企業已開始將它應用到生產實際中。隨著這種技術的推廣和應用,傳統的鉆孔刀具將會慢慢被淘汰,而新型銑孔裝置將越來越多地出現在機械加工車間中。


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