內(nèi)孔車削又叫鏜孔,是用車削的方法擴(kuò)大工件內(nèi)孔或加工空心工件的內(nèi)表面,可以用大多數(shù)外圓車削的工藝方法來加工。外圓車削時(shí),工件長(zhǎng)度及所選的刀桿尺寸不會(huì)對(duì)刀具懸伸產(chǎn)生影響,因而能夠承受在加工期間產(chǎn)生的切削力。進(jìn)行鏜削和內(nèi)孔車削時(shí),孔深決定了懸伸,因此,零件的孔徑和長(zhǎng)度對(duì)刀具的選擇有極大的限制,所以必須綜合各影響因素優(yōu)化加工方案。
內(nèi)孔加工的一般規(guī)則是:使刀具懸伸最小并選擇盡可能大的刀具尺寸,以便獲得最高的加工精度及穩(wěn)定性。由于受加工零件孔徑的空間限制,刀具尺寸的選擇也會(huì)受到限制,加工時(shí)還須考慮到排屑和徑向移動(dòng)。為確保內(nèi)孔加工的穩(wěn)定性,在加工時(shí)需選擇正確的內(nèi)孔車刀并正確地進(jìn)行應(yīng)用和夾緊來減小刀具變形,將振動(dòng)最小化以確保內(nèi)孔的加工質(zhì)量。
內(nèi)孔車削中的切削力也是不可忽視的一個(gè)重要因素,,對(duì)于給定的內(nèi)孔車削工況(工件形狀,尺寸,夾緊方式等),切削力的大小和方向是抑制內(nèi)孔車削振動(dòng),提高加工質(zhì)量的重要因素,當(dāng)?shù)毒咴谶M(jìn)行切削時(shí),切向切削力和徑向切削力使刀具產(chǎn)生偏斜現(xiàn)象,慢慢使刀具遠(yuǎn)離工件,導(dǎo)致切削力偏斜,切向力將試圖強(qiáng)行壓下刀具,并使刀具遠(yuǎn)離中心線,減小刀具的后角。當(dāng)車削孔直徑較小時(shí),要保持足夠大的后角以避免刀具與孔壁發(fā)生干涉。
在加工期間,徑向和切向切削力導(dǎo)致內(nèi)孔車刀偏斜,通常需要強(qiáng)制進(jìn)行切削刃補(bǔ)償和刀具防振。出現(xiàn)徑向偏差時(shí)應(yīng)降低切削深度,減小切屑厚度。
從刀具應(yīng)用的角度出發(fā),提高內(nèi)孔加工質(zhì)量的因素有如下幾點(diǎn):
(1)刀片槽型的選用:
刀片槽型對(duì)切削過程有著決定性的影響,內(nèi)孔加工一般選用切削鋒利,刃口強(qiáng)度高的正前角槽型刀片。
(2)刀具主偏角的選用:
內(nèi)孔車削刀具的主偏角影響徑向力、軸向力以及合成力的方向和大小。較大的主偏角會(huì)產(chǎn)生較大的軸向切削力,而較小的主偏角則導(dǎo)致較大的徑向切削力。一般情況下,軸向切削力朝著刀桿方向通常不會(huì)對(duì)加工有較大的影響,因此,選擇較大的主偏角是有利的。選擇主偏角時(shí),推薦選擇盡可能接近90°的主偏角,并且不要小于75°,否則,會(huì)導(dǎo)致徑向切削力急劇增加。
(3)刀尖半徑的選用:
在內(nèi)孔車削工序中,小刀尖半徑應(yīng)為首選。加大刀尖半徑,將會(huì)加大徑向和切向切削力,并且,還會(huì)增大振動(dòng)趨勢(shì)的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面,刀具在徑向上的偏斜會(huì)受到切削深度與刀尖半徑之間相對(duì)關(guān)系影響。當(dāng)切削深度小于刀尖半徑時(shí),徑向切削力隨著切削深度的加深而不斷增加。切削深度等于或大于刀尖半徑,徑向偏斜將由主偏角決定。選擇刀尖半徑的經(jīng)驗(yàn)法則是刀尖半徑應(yīng)稍小于切削深度。這樣,可以使徑向切削力最小。同時(shí),在確保徑向切削刀最小的情況下,使用最大刀尖半徑可獲得更堅(jiān)固的切削刃、更好的表面紋理以及切削刃上更均勻的壓力分布。
(4)刃口處理的選用:
刀片的切削刃倒圓(ER)也會(huì)影響切削力。一般而言,非涂層刀片的切削刃倒圓比涂層刀片(GC)的倒圓要小,這一點(diǎn)應(yīng)予以考慮,特別是在長(zhǎng)刀具懸伸和加工小孔時(shí)。刀片的后刀面磨損(VB)將改變刀具相對(duì)孔壁的后角,并且,這還可能會(huì)成為影響加工過程切削作用的根源。
(5)切屑的有效排出
內(nèi)孔車削加工中,排屑對(duì)于加工效果和安全性能的影響也非常重要,特別是在加工深孔和盲孔時(shí)尤為如此。較短的螺旋屑是內(nèi)孔車削較理想的切屑,該類型切屑比較容易被排出,并且在切屑折斷時(shí)不會(huì)對(duì)切削刃造成大的壓力。加工時(shí)切屑過短,斷屑作用過于強(qiáng)烈,會(huì)消耗更高的機(jī)床功率,并且會(huì)有加大振動(dòng)的趨勢(shì)。而切屑過長(zhǎng)會(huì)使排屑更困難,離心力將切屑?jí)合蚩妆?,殘留的切屑被擠壓到已加工工件表面,就會(huì)出現(xiàn)切屑堵塞的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)而損壞刀具。因此,進(jìn)行內(nèi)孔車削時(shí),推薦使用帶內(nèi)冷的刀具。這樣,切削液將會(huì)有效地把切屑排出孔外。加工通孔時(shí),也可用壓縮空氣代替切削液,通過主軸吹出切屑。另外,選擇合適的刀片槽型和切削參數(shù),也有助于切屑的控制和排 出。
(6)刀具夾持方式的選用
刀具的夾持穩(wěn)定性和工件的穩(wěn)固性,在內(nèi)孔加工中也非常重要,它決定了加工時(shí)振動(dòng)的量級(jí),并決定這種振動(dòng)是否會(huì)加大。刀桿的夾緊單元滿足所推薦的長(zhǎng)度、表面粗糙度和硬度是非常重要的。
刀桿的夾緊是關(guān)鍵的穩(wěn)定因素,在實(shí)際加工中,刀桿會(huì)出現(xiàn)偏斜,刀桿的偏斜取決于刀桿材料、直徑、懸伸、徑向、切向切削力以及刀桿在機(jī)床中的夾緊。在刀桿夾緊端最輕微的移動(dòng)都將導(dǎo)致刀具發(fā)生偏斜。現(xiàn)代高性能刀桿在夾緊時(shí)應(yīng)具備高穩(wěn)定性以保障在加工中不會(huì)存在任何薄弱環(huán)節(jié)。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),刀具夾緊的內(nèi)表面必須具有高表面光潔度和足夠的硬度。對(duì)于普通刀桿而言,夾緊系統(tǒng)將刀桿在圓周上完全夾緊的方式可獲得最高的穩(wěn)定性。整體支撐要好于螺釘直接夾緊的刀桿,用螺釘將刀桿夾緊在V型塊上較為適合,但不推薦用螺釘直接夾緊圓柱柄刀桿,因?yàn)槁葆斨苯幼饔迷诘稐U上會(huì)損壞刀桿。