机件加工中深孔的铰削工艺及技术分析

0引言
机件加工是生产中的重要环节,为保证加工质量,提高加工精度,
需采用合理可行的技术。

作为孔精加工的重要手段,铰削加工法应用颇为广泛,浅孔加工多采取推铰方式,深孔加工则以拉铰为主,尤其是
后者,在机件生产中极为常见。

表面粗糙、孔径误差等是实际铰孔中常
出现的问题,大大降低了铰削质量,进而影响到机件寿命,随着难加工材料的使用增多,普通铰削加工的缺陷愈发明显,如效率低下、断屑困
难、鳞刺难以消除等,难以满足当前新的要求,为此,本文提出了两种
新的铰削系统。

1深孔铰削技术在机件加工中的应用
铰削属于切削加工的一种,在钻孔、镗孔之后,通常会借助铰刀将
孔壁的薄层金属切除,减少粗糙度,提高孔径的精确性,以获得想要的
形状。

铰刀刃长齿多,刃齿同时工作,前端主要负责切削,后端起防震校准作用。

在机件制造加工时,零件孔加工以磨、钻、铰、拉、镗、扩为
主,在尺寸较小的孔精加工中,铰孔起着重要作用,属于二次精加工,
在批量零件生产中很是适用,可用于铸铁、钢、非铁金属诸多材料,具体又可分为:①精铰。

加工精度可达IT8—6,可将粗糙度控制在Ra1.2—0.08μm,切削深度为0.06—0.3mm;②粗铰。

加工精度可达IT10—9,可将粗糙度控制在Ra10—1.2μm,切削深度为0.3—0.8mm。

加上其生产效率较高,因此越来越受重视。

影响铰孔质量的因素主要有两个:①铰刀。

其质量及表明精度直
接影响着铰孔质量,所以在深孔铰削过程中,首先要合理选择铰刀的
几何参数,包括其直径、齿数、刃带宽、前后角等;②铰削用量。

直接关系着摩擦切削力,进而影响到加工精度,在铰削时,首先,铰削余量要适中,过多或过少都对铰孔质量不利;其次,要注意切削速度,根据实际要求加以调整;此外,还有进给量,要综合前两者及其他要求确定。

2不锈钢铰削加工
在普通钢内适量掺加Ni、Cr等金属元素,即可制成不锈钢,能够
改变原钢的物化性质,使其结构更加稳定,抗腐蚀性有所提升,在450℃以上的高温,或在酸等腐蚀性介质中,不锈钢亦能保持高强度,多用于航空航天、石油化工、医疗卫生等行业。

但在铰削加工中,由于掺加金属元素的缘故,易发生塑性变形,同时产生大量的热,而其自身导热系数较低,不易散热,以至于常出现铰刀磨损、切屑粘附铰刀的情况。

2.1特点
①温度较高
不锈钢铰削加工中,刀具与孔壁摩擦较大,易产生大量的热,而不锈钢自身的导热系数很低,仅为45号钢的1/4,导致切削区有大量热聚集,难以散发。

②加工硬化严重
不锈钢韧性强、塑性大,易发生变形,而奥氏体稳定性低,遇到切
削应力,易转变为马氏体,同时,切削中产生的化合物遇热分解,极有
可能形成硬化层。

以奥氏体不锈钢为例,其硬化后的强度σb约为1480—1950MPa,强度越大,屈服极限值σs越高,在退火状态下,σs常在σb的40%以内,而硬化后可高达95%。

③切屑粘结,刀具磨损
在铰削过程中,刀具具有粘结性,易粘结切屑,最终形成屑溜,加
上较强的亲和性,易使刀具磨损。

另外,不锈钢中的碳化物与刀具摩擦,也会加速刀具的磨损。

④线膨胀系数大
就线膨胀系数而言,与碳素钢相比,不锈钢要高出很多,因铰削中会产生大量热,温度较高,易引起工件的变形,在控制尺寸精度时有一定的难度。

2.2改进
某汽车零件生产公司,在不锈钢铰孔中常遇到铰刀磨损严重、铰孔精确度低等缺陷,为此,该公司对不锈钢铰削工艺进行了完善。

①刀具材料的选择
硬质合金及高速钢是当下常用的两种材料,对前者而言,多使用耐磨性、导热性较好的YG类硬质合金,如YG8N、YW2等;对后者而言,普通高速钢寿命较短,多使用含Al等元素的高性能高速钢,如W6Mo5Cr4V2Al等。

②刀具几何参数的确定
选择刃带宽度较小的,在0.1—0.2mm之间,可延长铰刀使用寿命,使其导向、修光作用得到充分发挥;多采用大前角,可有效避免切屑发生变形;刃倾角在10°—14°之间,可避免划伤孔壁,方便切屑排出;
③铰削用量
采用高速钢时,切削速度控制在2.5mm/min;硬质合金则尽量控制在10.5mm/min,该公司使用的是1Cr18Ni9Ti材料;进给量控制在
0.1—0.3mm/r内;切削深度为0.15mm。

④铰削过程的控制
为保证铰削的均匀性,对刀齿的跳动量加以严格控制;同时仔细观察切屑形状,若呈条状,意味着铰削余量过大;呈块状,意味着不均匀;呈卷状,说明铰削余量较小。

此外,还做好了切屑堵塞的预防工作。

⑤切削液和冷却方式
切屑容易粘附不锈钢,为解决此问题,该公司使用硫化油作为切削液,为使表面粗糙度进一步降低,可在其中适量掺加CCl4或煤油,因前者对人体有害,选用后者。

同时,采用内冷却方式进行冷却。

⑥工件的热处理
为使工件的硬度符合要求,应加以适当的热处理,若是马氏体不锈钢,可进行调质处理,将其硬度控制在30—34HRC间为最佳;若是奥氏体不锈钢,可在高温下退火,以提高切屑的脆性。

3深孔振动铰削工艺
该工艺是对普通铰削的改进,即在铰刀旋转运动时,施以轴向振动,使得铰削效果大为改变,相比之下,该工艺切削力较小,大幅降低了表面粗糙度,而且断屑较为容易,可提高加工精度、延长铰刀使用寿命,在难加工材料的铰削中发挥着重要作用。

3.1介绍
某机械零件厂建于2003年,经过多年发展,积累了大量经验,为提高效率,该厂在2011年开发了一种新的深孔低频振动铰削系统,包括3部分:①控制系统。

主要负责设置参数,以及分析计算的工作,具有保存功能;②深孔钻镗床。

主要提供主运动和进给运动;③驱动系统,安置在钻镗床进给箱的主轴上,主要负责振幅、频率等输出。

该系统的振幅和频率在0—100Hz可做大幅调整,输出的稳定性高,受负载影响较小;同时,单位功率较大。

3.2原理
深孔低频振动铰削工艺的原理为:钻镗床进给箱主轴上安装有驱动系统,在工作时输出振幅和频率可控的周期振动,(下转第117页)
机件加工中深孔的铰削工艺及技术分析
解贝
(扬州大学,江苏扬州225000)
【摘要】本文首先对深孔铰削技术及影响因素做了简单介绍,分析了其在机件加工中的重要意义,继而以不锈钢铰削加工和深孔振动铰削两种技术为主要内容,分别做了分析。

【关键词】深孔加工;铰削工艺;不锈钢铰削加工;振动铰削
指导教师:周建华。

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准。

若延期事件是发生在非关键线路上,且延长的时间未超过总时差,工期延期申请是不能获得批准的。

此外,合同工期延期的批准还必须符合实际情况和时效性。

通常约定为在延期事件发生后14天内向建设单位代表或监理工程师提出申请,并递交详细报告,否则申请无效。

2.2经济措施
2.2.1严格工期违约责任
建设单位要想取得好的工程进度控制效果,实现工期目标,必须严格工期违约责任、明确具体措施,对企图拖延、蒙混工期的施工单位起到震慑作用。

对因施工单位原因造成的工期延误,以合同价款的若干比例按每延误一日向建设单位支付工期违约金,并在工程进度款支付中扣除,施工单位在下一阶段目标或合同工期内赶上进度计划的可以退还违约金。

2.2.2确定奖罚结合的激励机制
长期以来,在实现工程项目进度控制目标的巨大压力下,针对施工单位合同工期的约束大多只采取“罚”字诀,但效果并不明显。

从根本上讲建设单位的初衷是如期完工,而不在于“罚”,而某些工程项目施工单位在考虑赶工投入的施工成本后会得出情愿受罚的结论,原因是违约金上限不能超过合同总价款的5%,这与增加人员投入、材料周转的费用相接近,且拖延工期有时会直接降低一定的施工成本。

所以,工程进度控制只采用罚的办法是比较被动的,而采取奖罚结合的办法可以引导施工单位变被动为主动。

施工单位在合同工期内提前完工奖励的幅度可以约定为一个具体数值或是与违约金支付的比例相当。

由于奖励比惩罚的作用更大,争创品牌的施工单位自然会积极配合建设单位的进度控制,尽可能为此荣誉而努力,也有利于促成双方诚信合作的良性循环。

2.3组织措施
组织协调是实现进度控制的有效措施。

为有效控制工程项目的进度,必须处理好参建各方工作中存在的问题,建立协调的工作关系,通过明确各方的职责、权利和工作考核标准,充分调动和发挥各方工作的积极性、创造性及潜在能力。

2.3.1突出工作重心,明确相关责任
对于参建单位来说,工程项目的三大控制和安全管理目标都同等重要,但各方的侧重又有所不同。

通常情况下,施工单位在保证施工质量与安全情况下主抓进度,监理单位则将安全和质量作为控制的重点,建设单位则将质量和投资作为控制的重点。

就进度控制来说,施工单位的主要职责是根据合同工期编制和执行施工进度计划,并在监理单位监督下确保工程质量合格和施工安全,如造成工期拖延,建设单
位和监理单位有权要求其增加人力、物力的投入并承担损失和责任。

2.3.2加强对施工项目部的管理。

施工单位工程项目部是建设项目实施的主体,建设单位进度控制的现场协调离不开工程项目部人员的积极配合。

因此,工程项目部组成人员的素质尤为重要。

建设单位应当要求工程项目部的人员配备与招投标文件相符,并主动加强与工程项目部人员的相互沟通,了解其技术管理水平和能力,正确引导其自觉地为实现目标控制而努力。

施工单位因施工管理力量不足,管理混乱等自身因素造成进度滞后,监理单位有权及时发出书面警告,并召开专题工地会议,提出整改措施。

施工单位应加大土、料、机的投入,加强现场管理,并作出切实可行的整改方案,供监理单位、建设单位检查落实。

如经多次整改而无效果,建设单位有权要求施工单位更换项目经理;若造成工程进度严重滞后,建设单位将采取措施对施工单位的工程范围进行压缩,直至终止合同,另行安排给安全有保障、质量好、进度快的施工单位施工,以保证总体工程进度目标的实现。

工程被压缩或被终止合同所带来的一切后果,均由施工单位自行承担。

2.4技术措施
主要包括采用流水作业方法、科学排序方法和网络计划方法,使用计算机辅助进度管理,实施动态控制。

2.5信息管理措施
主要包括不断收集工程实施实际进度的有关信息并进行整理统计,实际进度与计划进度比较,定期提供进度报告。

上述五种措施主要是以提高预控能力、加强主动控制的办法来达到加快施工进度的目的。

在工程项目实施过程中,要将被动控制与主动控制紧密地结合起来,认真分析各种因素对工程进度目标的影响程度,及时将实际进度与计划进度进行对比,制定纠正偏差的方案,并采取赶工措施,使实际进度与计划进度保持一致。

3结束语
影响工程项目施工进度的因素是多方面的,有些可以预见,有些则是不可预见的。

工程项目施工进度的顺利实施,既需要参建各方的共同协作努力,利用五种措施加强施工进度的管控,按合同约定要求做好各自的工作,也需要整个社会提供一个良好的建设环境,为工程项目按照拟定的计划实施创造有利的条件。

[责任编辑:杨玉洁
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[责任编辑:曹明明
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(上接第97页)同时工作夹紧在主轴上,在钻镗床的作用下,铰刀开始做轴向进给及轴向振动。

刀杆尾端设置有输油管,供切削液流动,将高压硫化油灌入刀杆内部,然后从出油孔排出,流入切削区,主要起冷却润滑的作用,方便切屑的顺利排出。

3.3工艺
在使用该技术之前,该厂进行了严格试验,选择Φ30.05mm 的双刃硬质合金浮动拉铰刀;机件材料为高强度炮钢PCrNi3MoA;孔深3200mm ,直径为29.65mm ;切削参数设置如下:进给速度为13.5mm/min,转速为315r/min,振幅和频率依次为0.15mm、37.5Hz。

切削液选择的是高压硫化油。

主要对普通铰削和振动铰削加以对比。

从对比结果可看出,振动铰削加工的表明粗糙度明显较低,且变化较小,相比之下,普通铰削的变化大,粗糙度也大。

同时,使用振动铰削,有效解决了以往形成积屑瘤的难题,孔壁上的网纹呈规则状,表面产生的鳞刺和犁沟也得以清除,提高了加工的均匀性,而普通铰削后的孔壁表面的划痕、刀印十分明显,且鳞刺、犁沟现象严重。

此外,从切屑形状来看,因振动铰削工艺可做到完全断屑,使切削刃和切削区周期性分离,切屑较细,呈针状,而普通铰削工艺在断屑时有困难,产生的切屑呈螺旋状,且大都连在一起,极易造成堵塞,一旦缠于刀体,易
引起刀体的变形。

4结束语
铰削工艺在机件生产加工中发挥着重要作用,尤其是当前难加工材料的应用越来越多,为适应新的要求,需对此技术不断改进,在材料选择、参数设置等方面进行认真考虑,进而提高高精度孔的加工质量和生产效率。

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[责任编辑:刘帅
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