噴吸鉆在大批量孔加工中的應(yīng)用

1 噴吸鉆的原理

    噴吸鉆是一種高效、高精度的孔加工方法，在國外廣泛應(yīng)用于小直徑Ø20～180mm的加工。噴吸鉆由鉆頭、內(nèi)桿、外桿、減振座、連接器等組成。鉆頭靠螺紋連接在外桿上。加工時高壓切削液由連接器側(cè)面進入，一部分沿內(nèi)外鉆桿間隙噴入工作區(qū)，流經(jīng)鉆頭各切削面后順鉆頭端面孔返回內(nèi)桿：另一部分沿內(nèi)桿上開的月牙槽10噴入排屑管，利用這個噴射效應(yīng)在內(nèi)桿后端建立一個半真空區(qū)，由此產(chǎn)生噴吸效應(yīng)，將鉆頭區(qū)的切削液連同切屑沿內(nèi)桿吸出，經(jīng)排屑口9排出(見圖1)。

1.內(nèi)桿 2.外桿 3、7.軸承 4.高壓切削液入口 5、6.連接器 8.減振座 9.排屑口 10.月牙槽

圖1 噴吸鉆結(jié)構(gòu)及原理簡圖

     在孔加工中主要應(yīng)解決的問題是冷卻潤滑、排屑和導(dǎo)向。高壓切削液在工作循環(huán)中起到了潤滑、冷卻和排屑的作用：而導(dǎo)向由鉆頭自身結(jié)構(gòu)特點實現(xiàn)(如圖2)，鉆頭采用焊接式硬質(zhì)合金切削刃，在鉆頭上有一個支撐墊塊和一個導(dǎo)向墊塊，支撐墊塊用來平衡由鉆頭本身不對稱的切削刃產(chǎn)生的徑向力，而導(dǎo)向墊塊則起一個鉆頭自身導(dǎo)向的作用，同時支撐墊塊和導(dǎo)向墊塊還對孔壁起一個修光作用，提高了孔的粗糙度精度。通過以上介紹我們可以看出，噴吸鉆可以實現(xiàn)高速切削，一般切削速度可達100m.min，因此可獲得高的進給速度：孔加工精度可達H7，粗糙度一般可達Ra1.6µm。由于充分的冷卻潤滑可減慢鉆頭的磨損，因此加工大批量孔時也可保持精度的穩(wěn)定性。

圖2 鉆頭示意圖

2 我公司孔加工的特點

    我公司生產(chǎn)的壓力機，墊板一般長4000～5000mm，寬2500mm，厚300mm左右，其上有240～260個通孔，精度H7，粗糙度Ra3.2µm。以往是在搖臂鉆床上采用高速鋼鉆頭鉆孔、擴孔和鉸孔，對工人的技術(shù)水平要求高，耗費工時長，加工精度不高且不穩(wěn)定。如采用噴吸鉆技術(shù)就可改善這些現(xiàn)象。據(jù)我們了解，在世界壓力機制造行業(yè)排名首位的德國穆勒·萬加頓公司(MW)就是采用噴吸鉆技術(shù)進行墊板孔加工的。據(jù)MW專家介紹，噴吸鉆技術(shù)在國外早已是成熟技術(shù)，他們公司應(yīng)用該技術(shù)加工墊板孔的效果很好。因此，經(jīng)多次論證，公司決定在墊板孔加工中采用噴吸鉆技術(shù)。

3 應(yīng)用實例

    我們采用的是瑞典Sandvik公司的Ejector系統(tǒng)。根據(jù)墊板本身的結(jié)構(gòu)特點，采用立式鉆削方法。能否順利排屑是加工中的關(guān)鍵問題，由于沒有經(jīng)驗可以借鑒，我們進行了試切削以摸索出比較合適的切削參數(shù)。首先根據(jù)工件材料為45鋼，鉆頭刀片材質(zhì)為硬質(zhì)合金，初步選定切削速度v=100m/min，鉆孔直徑D=40.1mm，計算出轉(zhuǎn)速為

n=1000v/(pD)=800(r/min)

選取每轉(zhuǎn)進給量f=0.1mm，并據(jù)此計算出進給速度為

F=f×n=0.1×800=80(mm/min)

    在設(shè)定好切削液壓力和流量值后開始進行切削。在切削過程中注意觀察排出的切屑，根據(jù)切屑的形狀判斷出切削速度的高低和進給量的大小是否合適，并多次調(diào)整機床轉(zhuǎn)速和進給量，在進給速度提高到F=120mm/min，即f=0.15mm/r時，切屑處于較理想狀態(tài)。同時在整個加工過程中，并未出現(xiàn)我們所擔(dān)心的切屑排不出來的現(xiàn)象，排屑十分順暢，斷屑效果好，鉆削過程平穩(wěn)，孔一次加工成形，粗糙度達到了Ra1.6µm，尺寸為Ø40.10mm。經(jīng)多次鉆削實驗，孔的尺寸均穩(wěn)定在Ø40.10mm，精度保持性相當好。與傳統(tǒng)工藝相比，孔的尺寸精度和粗糙度精度均提高了一個檔次，且生產(chǎn)效率大幅提高，節(jié)約工時約9～10倍。

    當然，必須說明的是上述切削參數(shù)是在機床能力、刀具和工件材質(zhì)、切削液種類及壓力等多種條件下確定的。在實際生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)具體情況具體分析，例如改善切削液的品種，就可提高切削速度和進給量，延長刀具壽命，獲得更好的尺寸精度和粗糙度，進一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

    顯然，若是加工孔的批量大、周期短、精度要求高，采用噴吸鉆技術(shù)無疑是較好的選擇。