深孔的钻削加工

深孔的钻削加工

钮忻蔚

(兰州兰石集团有限公司,甘肃兰州　730050)

摘要:深孔加工不同于普通的孔加工,在钻削过程中有些问题更为突出。通过对管板深孔的加工

探索,解决了导向、排屑与冷却的问题。关键词:深孔;钻削;加工

中图分类号:TG52　　　　文献标志码:B

ProcessingofDeepHoleDrillsTruncates

NIUXin2wei

(LanzhouPetroleum&ChemicalMachineryWorksGroup.Ltd.,

Lanzhou730050,China)

Abstract:Thedeepholeprocessingisdifferentfromtheordinaryholeprocessing,indrillstrun2

catesintheprocesssomeproblemsbeingmoreprominent.Throughtheprocessingandthefumbletothetubeplatedeephole,theguidance,theescapeofchipsandthecoolingquestionwassolved.

Keywords:deephole;drillstruncates;processing

　　深孔一般是指孔深L和孔径D之比大于5～10的孔。对于L/D=5～20的深孔,可以用加长麻花钻在钻床上加工。但是,深孔加工不同于普通的孔加工,有些问题更为突出,因此在加工时更要重视,这些问题主要有:①排屑。深孔加工时必须保证出长屑,以便及时排出,否则切屑堵塞在容屑槽内,易划伤孔壁,影响表面粗糙度,同时也可能损坏刀具。②导向。加工深孔时,由于麻花钻细长,刚性较低,容易使钻孔偏歪而影响加工精度。③冷却。孔加工属于半封闭切削,摩擦大,切削热不易散出,工作条件差。因此,应使冷却液有效地注入孔内。笔者在实践中对管板深孔的加工进行了探索,取得了良好的效果,介绍如下。

焊厚度3mm。管板钻孔后,不小于96%的孔桥宽度必须大于等于3.4mm,允许不大于4%(且不超过5个孔)的最小孔桥宽度大于等于2.75mm[1]。

图1　管板结构示图

2　钻削加工2.1　工件装夹

在Z30100摇臂钻床工作台上放4个等高垫铁,使工件下端与工作台保持一定距离。工件装夹尽量靠近机床立柱,然后在钻床主轴上装百分表,沿摇臂方向和垂直于摇臂的方向检查工作平面的实际高度差,用加薄垫的方法将工件外缘处的差值调整到

1　工件钻削要求

需加工的管板材料为16Mn+堆焊不锈钢,厚

298mm,孔径19.25+0.15mm,见图1。过渡层用309L焊材,堆焊厚度3mm;面层用347L焊材,堆

　　收稿日期:2007211226

作者简介:钮忻蔚(19632),女,浙江湖州人,工程师,现从事石油机械工艺与标准化管理。

© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net

　第3期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　钮忻蔚:深孔的钻削加工・63・

0.03mm以内,压紧后再检查1次。

2.2　钻削加工

为保证孔桥位置的精度,采用钻模定位,先将钻模板上的定位刻线对准工件中心线,然后把钻模板连同工件压紧。

采用3次分段钻削然后铰削的方法钻孔,以保证孔径的垂直度和尺寸精度。钻孔时先用短的钻头将所有的孔钻出定位孔,然后取掉钻模板,首先用较短的钻头钻深100～120mm,然后换长刃钻头钻深190～210mm,最后用抛物线槽形钻头将孔钻通。钻削时,切削速度为315r/min,进给量为0.32～0.4mm/r;铰削时,切削速度为450r/min,进给量为0.5mm/r[2]。

与麻花钻头(图2a)相比,抛物线槽形钻头(图2b)有很多优点:①钻芯增厚,提高了钻头的钢性。②螺旋角增大,容屑槽加宽,使切削区的容屑空间增大,冷却条件得到改善。

钻头耐用度。修磨横刃是合理使用麻花钻头,提高钻削性能的一个重要手段。

(3)后角　钻头的切削刃是绕主轴旋转的,切削刃上每个点的后角不相等。钻头在旋转的同时,还有轴向进给,这个运动的合成就使钻头的实际工作后角比刃磨后角要小。而在进给量不变的前提下,后角的减少随钻削刃半径的减小而增大,进给量越大,减少值越大。因此,增大钻芯部分的后角非常必要,钻刃上磨有分屑槽后,钻芯部分的后角就可以单独刃磨了。

(4)分屑槽　采用双刃分屑槽,在进给量不变的情况下,可以减小切屑宽度并加大切屑厚度。根据切削原理可以知道,切屑宽度对切削力的影响比切屑厚度大。因此,在相同的切削面积时,窄而厚的切屑比薄而宽的切屑省力。分屑后切屑成直条,排屑时速度快,还可以把部分细碎的带状切屑带出,并且使切屑之间、切屑与孔壁之间的相互摩擦、挤压现象减少。直条切屑所占的空间面积小,有利于冷却液的进入。冷却问题2.4　钻削部位的冷却是用泵将冷却液直接浇注到孔口,自然流入孔内进行冷却。钻孔开始时可以充分冷却。但当钻到一定深度后,由于切屑排出方向与冷却液流向相反,冷却液流到切削区的量逐渐减少,冷却效果变差,孔越深这种现象越明显。为了保证钻头的耐用度,在钻削过程中,根据不同的工件材质选择不同的切削用量,每钻一定深度,然后提钻,以解决排屑与冷却的问题。根据经验,每钻8～10mm就应提钻,往孔内注入冷却液,同时钻头得到

图2　抛物线槽形钻头与麻花钻头比较

钻头刃磨2.3　

钻削深孔时排屑是关键,容器钢和不锈钢的韧

性都较大,切屑易变形,若堵在容屑槽内,易划伤孔壁,影响表面粗糙度。为了使麻花钻头也能顺利排屑,必须对钻尖形状进行刃磨。刃磨时,钻尖采用十字刃磨法,缩短横刃,减少轴向力。钻尖部分采用群钻形式,增大锋角。双刃分屑可使较窄的切屑沿钻头容屑槽根部直线排出[3]。

(1)锋角　钻头锋角比标准麻花钻大,约在130°～140°。锋角增大,刃部的切削扭矩减小,切屑变厚,宽度减窄,切削变形减小而使切屑平直。

(2)横刃　将钻头横刃修短,可使这部分刃口的前角增大,改善钻芯部分的切削情况,减少钻削时的挤压现象,降低钻孔轴向力,适当增大进给量并提高

冷却,效果显著。

3　结语

采用文中所述3次钻孔后铰孔的工艺进行管板孔加工,解决了深孔加工中的导向、排屑与冷却等问题,孔径尺寸和孔桥宽度完全符合图样要求,对类似深孔加工具有一定的借鉴意义。

参考文献:

[1]　GB151—1999,管壳式换热器[S].

[2]　陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京:机械工业出版社,

2003.

[3]　陈锡渠,彭晓南.金属切削原理及刀具[M].北京:北京大学出

版社,2006.

(张编)

© 1994-2008 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net