復(fù)雜深孔的高效加工方法

　　Aqualifiedapproachtocomplexdeepholes

　　復(fù)雜的深孔加工變得越來越富有挑戰(zhàn)性。零件通常需要具有更多特征，例如非常小的孔、內(nèi)腔、不同的孔徑、輪廓、凹槽、螺紋及不同的孔方向。要高效地完成此類公差很小的孔的加工，不僅需要具備豐富的經(jīng)驗(yàn)和研發(fā)資源，而且需要良好的研發(fā)能力和應(yīng)用設(shè)備，并要實(shí)質(zhì)性地參與到客戶的加工過程中去。

　　深孔加工（DHM）

　　深孔加工是由滿足現(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)都會涉及到深孔加工，但應(yīng)用最廣泛的是能源業(yè)和航空航天業(yè)。起初有些深孔零件特征看似很難實(shí)現(xiàn)，但由專家設(shè)計的非標(biāo)刀具解決方案除了能解決加工問題，也能確保高效率和無差錯地進(jìn)行深孔加工。

　　現(xiàn)在對復(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(jìn)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，但孔底鏜削的瓶頸已日益凸顯。

　　現(xiàn)在，該加工領(lǐng)域取得成功通?；跇?biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)刀具的混合使用，其設(shè)計將經(jīng)驗(yàn)融入訂制深孔加工刀具中。該種刀具配有加長的高精度刀柄，帶具有支撐功能和集成式鉸刀，再結(jié)合使用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)量加工。

　　深孔鉆削

　　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；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，從而實(shí)現(xiàn)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使用訂制刀具的新可能性。

　　當(dāng)孔深超過10倍孔徑時，加工出的孔一般很深。孔深達(dá)300倍徑時就需要專門的技術(shù)，并采用單管鉆頭或雙管鉆頭進(jìn)行鉆削。在加工至這些孔底部的漫長過程中，需要使用正確的運(yùn)動機(jī)構(gòu)、刀具配置以及合適的切削刃才能完成內(nèi)腔、凹槽、螺紋和型腔的加工。支撐板技術(shù)是另一重要領(lǐng)域，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)的一部分也發(fā)展很快，其中就包括在該領(lǐng)域能實(shí)現(xiàn)更高性能的高質(zhì)刀具的開發(fā)。

　　加工工藝的新機(jī)會

　　現(xiàn)在的制造要求需要完全不同于深孔鉆削（然后進(jìn)行后續(xù)的單刃鏜削工序，該工序通常需要在其它機(jī)床上完成）的深孔加工解決方案。即使在多任務(wù)機(jī)床上，單次裝夾也需要這種方法。例如，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)腔具有較大直徑。通常，當(dāng)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。在目前的深孔加工中，一把刀具即可加工后續(xù)的多道工序，并且不受機(jī)床調(diào)整的限制。這種新刀具技術(shù)拓寬了刀具的操作性能，從而能夠在更小的有限范圍內(nèi)更高效地加工出要求嚴(yán)苛的零件。

　　實(shí)例

　　采用深孔加工技術(shù)進(jìn)行高效加工的一個例子是石油勘探零件的加工。此類零件約2.5m長，具有一些復(fù)雜的特征，公差要求小。要獲得小公差和優(yōu)良的表面質(zhì)量，采用的刀具解決方案首先要鉆削一個直徑為90mm的孔，然后采用浮動鉸刀進(jìn)行精加工。然后，在1.5m的深度，通過擴(kuò)孔和鉸削得到115mm直徑的孔。在另一分隔段部分，大約在中途進(jìn)入孔，然后也進(jìn)行擴(kuò)孔和鉸削，并通過倒角完成加工。最后，可通過鏜削和擴(kuò)孔形成兩個帶倒角的內(nèi)腔，也可通過磨削獲得最終成品尺寸。

　　如按常規(guī)加工，該零件在機(jī)床上的加工時間要超過30個小時，而使用訂制刀具進(jìn)行深孔加工解決方案則把時間縮短到7.5個小時。

　　提高生產(chǎn)效率

　　不同于多工序裝夾，采用深孔加工技術(shù)在大批量生產(chǎn)時也能獲得生產(chǎn)效率的提升。切削時間縮短80%不足為奇。其中一個關(guān)于性能的案例是刀具和刀片設(shè)計方面的專有技術(shù)能夠盡可能提高切削刃負(fù)載安全性。在最佳的刀片數(shù)量上平衡負(fù)載并優(yōu)化切削作用，允許采用更高的穿透率，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%的孔具有同心度，典型的公差為0.2mm，直徑公差為20微米。

　　正確的切屑形狀和大小以及有效的排屑對于成功的深孔加工（深孔鉆削）而言至關(guān)重要。因此，符合要求的冷卻液和斷屑控制就非常重要。這里所用的現(xiàn)代刀具是目前可轉(zhuǎn)位刀片鏜削和車削刀具的一部分，也是高壓冷卻技術(shù)的一部分?？煽康那行伎刂剖堑镀坌伟l(fā)展不可或缺的一部分，其開發(fā)方向是限制連續(xù)的切屑形成和難加工材料的斷屑問題。

　　在許多情況下，難加工的材料涉及正在制造的零件，不僅要求良好的斷屑控制，而且對于刀具材料的要求也很高。對于可預(yù)期的刀具壽命和基準(zhǔn)切削參數(shù)來說，現(xiàn)代刀片材質(zhì)至關(guān)重要，在切削不銹鋼、鈦合金和高溫合金時此類材質(zhì)具有很出色的性能。

　　偏離中心線的深孔

　　孔鉆削時對刀具和應(yīng)用專有技術(shù)要求很高的另一個示例就是加工發(fā)電站的巨大發(fā)電機(jī)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，其中孔深接近5.5m，直徑超過100mm。此類深孔必須偏離一定角度進(jìn)行鉆削，并且退出時位置公差須在8mm以內(nèi)。

　　對于孔鉆削應(yīng)用而言，鉆削方向、斷屑和排屑以及在預(yù)加工軸中絕無廢品產(chǎn)生是至關(guān)重要的。該工具解決方案包括一個訂制鉆頭和一個新型支撐板。在發(fā)電機(jī)軸上應(yīng)用之前需進(jìn)行鉆削測試，其結(jié)果證實(shí)更高效、更可靠——并且退出位置在目標(biāo)值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–并且使很多具有復(fù)雜特征的零件也具有可加工性。

　　圖示

　　圖1

　　進(jìn)行深孔加工的零件首先需要鉆削非常深的孔，然后往往是各種復(fù)雜特征的加工。該加工領(lǐng)域取得成功通?；跇?biāo)準(zhǔn)刀具和非標(biāo)刀具的混合使用，其設(shè)計將經(jīng)驗(yàn)融入非標(biāo)刀具中。此類基于T-Max424.10型鉆頭的非標(biāo)刀具是單管鉆的一部分。

　　圖2

　　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；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，從而在單管系統(tǒng)和雙管噴吸鉆系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)非常高效的鉆削。

　　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。除了小批量應(yīng)用之外，該中心還與諸多行業(yè)緊密合作，這些行業(yè)都需要更高的零件產(chǎn)出，且涉及到大量的高質(zhì)量孔，例如熱交換器和鋼坯生產(chǎn)。

　　圖3

　　來自山特維克可樂滿深孔加工全球中心的專用深孔加工刀具帶來了適合此能源業(yè)零件的非標(biāo)解決方案。切削時間從30多個小時縮短至7.5小時。此非標(biāo)刀具解決方案在整個相對復(fù)雜的孔加工中都可實(shí)現(xiàn)所需的小公差和表面質(zhì)量。加工過程包括先進(jìn)行一次深孔鉆削，然后采用浮動鉸刀進(jìn)行精加工。然后，在1.5m的深度，通過擴(kuò)孔和鉸削得到115mm直徑的孔。在孔中較淺的部位再進(jìn)行擴(kuò)孔、磨削和倒角成形。最后，可通過鏜削和擴(kuò)孔形成兩個帶倒角的內(nèi)腔，也可通過磨削獲得最終成品尺寸。

　　圖4         

　　采用山特維克可樂滿刀具鉆削發(fā)電機(jī)軸中5.5m深的孔。瑞典Generpro公司主要從事發(fā)電業(yè)，典型零件如重達(dá)90噸的鍛鋼工件。此類孔必須偏離一定角度進(jìn)行鉆削，并保持以小公差退出。

　　-End-

　　【山特維克可樂滿】

　　山特維克可樂滿成立于1942年，隸屬于山特維克集團(tuán)，在全球130多個國家設(shè)有代表機(jī)構(gòu)，擁有數(shù)千名員工。

　　山特維克可樂滿是世界領(lǐng)先的金屬切削刀具供應(yīng)商和解決方案提供者，每年發(fā)布超過2,000種新產(chǎn)品，其研發(fā)投入是整個金屬切削刀具行業(yè)平均水平的2倍。

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