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(guó)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(shí)高壓切削液由連接器側(cè)面進(jìn)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(kāi)的月牙槽10噴入排屑管，利用這個(gè)噴射效應(yīng)在內(nèi)桿后端建立一個(gè)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(jiàn)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(jiǎn)圖

     在孔加工中主要應(yīng)解決的問(wèn)題是冷卻潤(rùn)滑、排屑和導(dǎo)向。高壓切削液在工作循環(huán)中起到了潤(rùn)滑、冷卻和排屑的作用：而導(dǎo)向由鉆頭自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)實(shí)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(gè)支撐墊塊和一個(gè)導(dǎo)向墊塊，支撐墊塊用來(lái)平衡由鉆頭本身不對(duì)稱(chēng)的切削刃產(chǎn)生的徑向力，而導(dǎo)向墊塊則起一個(gè)鉆頭自身導(dǎo)向的作用，同時(shí)支撐墊塊和導(dǎo)向墊塊還對(duì)孔壁起一個(gè)修光作用，提高了孔的粗糙度精度。通過(guò)以上介紹我們可以看出，噴吸鉆可以實(shí)現(xiàn)高速切削，一般切削速度可達(dá)100m.min，因此可獲得高的進(jìn)給速度：孔加工精度可達(dá)H7，粗糙度一般可達(dá)Ra1.6µm。由于充分的冷卻潤(rùn)滑可減慢鉆頭的磨損，因此加工大批量孔時(shí)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(diǎn)

    我公司生產(chǎn)的壓力機(jī)，墊板一般長(zhǎng)4000～5000mm，寬2500mm，厚300mm左右，其上有240～260個(gè)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(kuò)孔和鉸孔，對(duì)工人的技術(shù)水平要求高，耗費(fèi)工時(shí)長(zhǎng)，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(jī)制造行業(yè)排名首位的德國(guó)穆勒·萬(wàn)加頓公司(MW)就是采用噴吸鉆技術(shù)進(jìn)行墊板孔加工的。據(jù)MW專(zhuān)家介紹，噴吸鉆技術(shù)在國(guó)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(shí)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(diǎn)，采用立式鉆削方法。能否順利排屑是加工中的關(guān)鍵問(wèn)題，由于沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可以借鑒，我們進(jìn)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(jì)算出轉(zhuǎn)速為

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

選取每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.1mm，并據(jù)此計(jì)算出進(jìn)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(kāi)始進(jìn)行切削。在切削過(guò)程中注意觀(guān)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(jìn)給量的大小是否合適，并多次調(diào)整機(jī)床轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，在進(jìn)給速度提高到F=120mm/min，即f=0.15mm/r時(shí)，切屑處于較理想狀態(tài)。同時(shí)在整個(gè)加工過(guò)程中，并未出現(xiàn)我們所擔(dān)心的切屑排不出來(lái)的現(xiàn)象，排屑十分順暢，斷屑效果好，鉆削過(guò)程平穩(wěn)，孔一次加工成形，粗糙度達(dá)到了Ra1.6µm，尺寸為Ø40.10mm。經(jīng)多次鉆削實(shí)驗(yàn)，孔的尺寸均穩(wěn)定在Ø40.10mm，精度保持性相當(dāng)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(gè)檔次，且生產(chǎn)效率大幅提高，節(jié)約工時(shí)約9～10倍。

    當(dāng)然，必須說(shuō)明的是上述切削參數(shù)是在機(jī)床能力、刀具和工件材質(zhì)、切削液種類(lèi)及壓力等多種條件下確定的。在實(shí)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(jìn)給量，延長(zhǎng)刀具壽命，獲得更好的尺寸精度和粗糙度，進(jìn)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(wú)疑是較好的選擇。