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喷吸钻在大批量孔加工中的应用 |
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作者：济南二机床集团重压厂 唐浩 来源：《制造技术与机床》 |
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1 喷吸钻的原理
喷吸钻是一种高效、高精度的孔加工方法，在国外广泛应用于小直径Ø20～180mm的加工。喷吸钻由钻头、内杆、外杆、减振座、连接器等组成。钻头靠螺纹连接在外杆上。加工时高压切削液由连接器侧面进入，一部分沿内外钻杆间隙喷入工作区，流经钻头各切削面后顺钻头端面孔返回内杆：另一部分沿内杆上开的月牙槽10喷入排屑管，利用这个喷射效应在内杆后端建立一个半真空区，由此产生喷吸效应，将钻头区的切削液连同切屑沿内杆吸出，经排屑口9排出(见图1)。
1.内杆 2.外杆 3、7.轴承 4.高压切削液入口 5、6.连接器 8.减振座 9.排屑口 10.月牙槽
图1 喷吸钻结构及原理简图
在孔加工中主要应解决的问题是冷却润滑、排屑和导向。高压切削液在工作循环中起到了润滑、冷却和排屑的作用：而导向由钻头自身结构特点实现(如图2)，钻头采用焊接式硬质合金切削刃，在钻头上有一个支撑垫块和一个导向垫块，支撑垫块用来平衡由钻头本身不对称的切削刃产生的径向力，而导向垫块则起一个钻头自身导向的作用，同时支撑垫块和导向垫块还对孔壁起一个修光作用，提高了孔的粗糙度精度。通过以上介绍我们可以看出，喷吸钻可以实现高速切削，一般切削速度可达100m.min，因此可获得高的进给速度：孔加工精度可达H7，粗糙度一般可达Ra1.6µm。由于充分的冷却润滑可减慢钻头的磨损，因此加工大批量孔时也可保持精度的稳定性。
图2 钻头示意图
2 我公司孔加工的特点
我公司生产的压力机，垫板一般长4000～5000mm，宽2500mm，厚300mm左右，其上有240～260个通孔，精度H7，粗糙度Ra3.2µm。以往是在摇臂钻床上采用高速钢钻头钻孔、扩孔和铰孔，对工人的技术水平要求高，耗费工时长，加工精度不高且不稳定。如采用喷吸钻技术就可改善这些现象。据我们了解，在世界压力机制造行业排名首位的德国穆勒·万加顿公司(MW)就是采用喷吸钻技术进行垫板孔加工的。据MW专家介绍，喷吸钻技术在国外早已是成熟技术，他们公司应用该技术加工垫板孔的效果很好。因此，经多次论证，公司决定在垫板孔加工中采用喷吸钻技术。
3 应用实例
我们采用的是瑞典Sandvik公司的Ejector系统。根据垫板本身的结构特点，采用立式钻削方法。能否顺利排屑是加工中的关键问题，由于没有经验可以借鉴，我们进行了试切削以摸索出比较合适的切削参数。首先根据工件材料为45钢，钻头刀片材质为硬质合金，初步选定切削速度v=100m/min，钻孔直径D=40.1mm，计算出转速为
n=1000v/(pD)=800(r/min)
选取每转进给量f=0.1mm，并据此计算出进给速度为
F=f×n=0.1×800=80(mm/min)
在设定好切削液压力和流量值后开始进行切削。在切削过程中注意观察排出的切屑，根据切屑的形状判断出切削速度的高低和进给量的大小是否合适，并多次调整机床转速和进给量，在进给速度提高到F=120mm/min，即f=0.15mm/r时，切屑处于较理想状态。同时在整个加工过程中，并未出现我们所担心的切屑排不出来的现象，排屑十分顺畅，断屑效果好，钻削过程平稳，孔一次加工成形，粗糙度达到了Ra1.6µm，尺寸为Ø40.10mm。经多次钻削实验，孔的尺寸均稳定在Ø40.10mm，精度保持性相当好。与传统工艺相比，孔的尺寸精度和粗糙度精度均提高了一个档次，且生产效率大幅提高，节约工时约9～10倍。
当然，必须说明的是上述切削参数是在机床能力、刀具和工件材质、切削液种类及压力等多种条件下确定的。在实际生产中应根据具体情况具体分析，例如改善切削液的品种，就可提高切削速度和进给量，延长刀具寿命，获得更好的尺寸精度和粗糙度，进一步提高生产效率和产品质量。
显然，若是加工孔的批量大、周期短、精度要求高，采用喷吸钻技术无疑是较好的选择。(end)
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(2/22/2007) |
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