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      摘要: 總結(jié)出了利用車(chē)床進(jìn)行深孔鏜削時(shí)，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)要點(diǎn)，通過(guò)利用傳統(tǒng)加工方法和前期試驗(yàn)進(jìn)行分析論證，提出了一種長(zhǎng)套管類(lèi)工件深孔鏜削的解決方案，也是一次大膽嘗試，該方案既能滿(mǎn)足車(chē)削的要求，又能彌補(bǔ)傳統(tǒng)鏜削的不足。

     關(guān)鍵詞: 數(shù)控車(chē)床; 深孔鏜削; 臥式刀架; 鏜刀座

     目前，利用數(shù)控車(chē)床臥式刀架鏜削常規(guī)長(zhǎng)度內(nèi)孔已不再是什么難題，但往往會(huì)有一些長(zhǎng)套管類(lèi)工件的內(nèi)孔加工，利用這種結(jié)構(gòu)加工就無(wú)法實(shí)現(xiàn)了。常規(guī)工藝大都采用擴(kuò)孔和鏜孔，因工件固定而刀具運(yùn)動(dòng)，排屑和散熱，尤其當(dāng)工件要求粗、精工序在一序完成，或加工一定直徑范圍內(nèi)的孔，常規(guī)工藝需要不同規(guī)格的鏜刀，刀具數(shù)量多、換刀時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)刀次數(shù)多、輔助時(shí)間長(zhǎng)、效率低，加工既有車(chē)削又有鏜削要求的回轉(zhuǎn)類(lèi)工件時(shí)，這種傳統(tǒng)加工方式更顯劣勢(shì)，若要提高效率，需定制專(zhuān)用設(shè)備，投資大、柔性差、生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)品更新時(shí)間長(zhǎng)，財(cái)力物力浪費(fèi)大。

  
     根據(jù)以上問(wèn)題我們對(duì)數(shù)控車(chē)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化升級(jí)，加工長(zhǎng)套管類(lèi)工件，不需多次裝卸工件，更換刀具、輔具，能夠一次裝夾完成車(chē)削、深孔鏜削的加工。操作省時(shí)、省力、換刀速度快，工件旋轉(zhuǎn)，排屑方便，易散切削熱，柔性大，產(chǎn)品更新方便。適用于液壓、印刷、石油、工程機(jī)械等行業(yè)長(zhǎng)套管類(lèi)零件的加工。

     1 、前期分析與試驗(yàn)

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     以臥式車(chē)床配置8 工位臥式刀架為例進(jìn)行案例解析，根據(jù)長(zhǎng)期加工的設(shè)計(jì)和加工經(jīng)驗(yàn)得知，常規(guī)刀桿的最大鏜削深度與刀桿直徑有個(gè)比例關(guān)系叫做長(zhǎng)徑比，即最大鏜削深度是刀桿直徑的3 倍，如圖1 所示。比如用60 mm 的刀桿鏜削的最大深度就是180 mm，大于這個(gè)值在鏜削時(shí)就會(huì)多多少少產(chǎn)生振刀，這個(gè)值越大振刀越嚴(yán)重。考慮到常規(guī)刀桿的剛性問(wèn)題，現(xiàn)選用山特維克1: 7 的抗振刀桿，刀桿直徑60 mm，可鏜削420 mm 的深孔，鏜孔直徑90 mm，主軸轉(zhuǎn)速恒定。切削試驗(yàn)參數(shù)見(jiàn)表1。

                                     表1 切削試驗(yàn)參數(shù)表

      從表1 數(shù)據(jù)中可以看出，當(dāng)?shù)稐U懸伸長(zhǎng)度≥330mm 鏜削就無(wú)法滿(mǎn)足加工要求了，故使用該抗振刀桿鏜削的最大深度為300 mm。

       2 、結(jié)構(gòu)改進(jìn)分析

      經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，鏜削的深度不單單和刀桿的剛性有關(guān)，和切削相關(guān)的各種連接件都有或多或少的關(guān)系。所以我們從以下幾個(gè)方面考慮: ( 1) 卡盤(pán)與工件之間的夾持剛性，鏜削內(nèi)孔時(shí)尾座無(wú)法使用，所以要盡量增強(qiáng)卡盤(pán)的夾持剛性，如增大受力面積，接觸長(zhǎng)度; ( 2) 回轉(zhuǎn)刀架與滑板的聯(lián)接剛性，如果它們之間的剛性不夠，再好的刀桿也無(wú)計(jì)可施; ( 3) 回轉(zhuǎn)刀架上刀盤(pán)的鎖緊剛性，刀盤(pán)有較高的鎖緊剛性，我們就可以忽略這個(gè)環(huán)節(jié)，可看成刀盤(pán)和刀架本體為一個(gè)整體; ( 4)鏜刀座和刀盤(pán)之間的聯(lián)接剛性，在滿(mǎn)足刀具工位數(shù)要求的情況下，盡量選擇工位少、刀盤(pán)對(duì)邊大、刀盤(pán)厚度盡量厚的刀盤(pán)，因?yàn)檫@樣可以增大鏜刀座與刀盤(pán)的接觸面積從而增加剛性; ( 5) 鏜刀座與刀桿之間的夾持剛性，鏜刀座與刀桿的傳統(tǒng)夾緊方式是用刀座兩側(cè)螺釘頂?shù)稐U外圓的扁面，如圖2 所示，這種方式的剛性顯然不是最好的; ( 6) 刀桿自身的剛性，刀桿自身的剛性是最重要的，傳統(tǒng)刀桿的處理方式無(wú)外乎這么幾項(xiàng): 低碳合金鋼滲碳淬火、整體淬火、加入液壓油或做成錐形的等強(qiáng)度桿等，但要想鏜削長(zhǎng)徑比達(dá)到1∶ 5 乃至1∶ 13 的話(huà)，傳統(tǒng)方法就顯得力不從心了。目前制作抗振刀桿較好的有德國(guó)和以色列的幾家刀具商。

     3、 應(yīng)用實(shí)例

     筆者單位承接中船重工集團(tuán)某廠(chǎng)液壓懸浮管的加工設(shè)備制造，該工件需要加工兩端內(nèi)、外螺紋，通長(zhǎng)鏜削內(nèi)孔，工件外形如圖3 所示，內(nèi)孔形狀很不規(guī)則，直徑不斷變化，無(wú)法使用鏜床設(shè)備加工，車(chē)床鏜削無(wú)疑是最好的加工方法。通過(guò)數(shù)控程序控制走刀輪廓，和前期的深孔鏜削結(jié)構(gòu)分析和試驗(yàn)，本次數(shù)控車(chē)床設(shè)計(jì)著重從以上6 點(diǎn)考慮，力保深孔鏜削能一次成功。

      從用戶(hù)加工的要求來(lái)看，我們推薦一種多功能復(fù)合機(jī)床，既有數(shù)控車(chē)床自身的車(chē)削功能，又有深孔鏜削功能。用戶(hù)要求刀桿直徑90 mm，最大鏜深700 mm。

      具體實(shí)施方案如下:

      ( 1) 根據(jù)理論計(jì)算和類(lèi)比方法，保證機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)功率足夠，卡盤(pán)與工件之間的夾持剛性要強(qiáng)化，卡爪夾持長(zhǎng)度200 mm，爪型設(shè)計(jì)成與工件直徑相符的圓弧形，且卡爪為倒喇叭口型，保證卡爪夾持后全長(zhǎng)度接觸，如圖4 所示。

      ( 2) 回轉(zhuǎn)刀架本體加長(zhǎng)、把合螺釘個(gè)數(shù)由8 個(gè)改為10 個(gè)，增大刀架與滑板的接觸面積。

      ( 3) 鏜刀座設(shè)計(jì)成割逢環(huán)抱的形式，且長(zhǎng)度為270mm，即夾持長(zhǎng)度為刀桿直徑的3 倍，保持較高的夾持剛性，如圖5 所示。

     ( 4) 在保證刀架回轉(zhuǎn)慣量和速度不受太大影響的情況下，加大刀盤(pán)厚度值200mm，與刀座之間的把合螺釘由4 個(gè)M10 改為8 個(gè)M16，如圖6 所示。

     ( 5) 將刀盤(pán)與刀架本體聯(lián)接的鼠齒定位盤(pán)加大，增大刀盤(pán)的鎖緊剛性。

     ( 6) 刀桿選用山特維克1: 10 的抗振刀桿，刀桿直徑90 mm。

     經(jīng)過(guò)機(jī)床車(chē)削試驗(yàn)、深孔鏜削試驗(yàn)，驗(yàn)證了以上方法的正確性，切削效果非常好，最大鏜深850 mm，ap =2． 5 mm，f = 0． 4 r /min，機(jī)床切削正常，工件切削表面無(wú)振紋。機(jī)床多功能鏜削刀架如圖7 所示。

      4、結(jié)語(yǔ)
 
 
    本文通過(guò)利用傳統(tǒng)加工方法和前期試驗(yàn)進(jìn)行分析論證，提出了一種長(zhǎng)套管類(lèi)工件深孔鏜削的解決方案，也是一次大膽嘗試，該方案既能滿(mǎn)足車(chē)削的要求，又能彌補(bǔ)傳統(tǒng)鏜削的不足，具有多功能復(fù)合型的特點(diǎn)。總結(jié)出了利用車(chē)床進(jìn)行深孔鏜削時(shí)，機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各個(gè)要點(diǎn)。目前該機(jī)床已終驗(yàn)收完畢并交付用戶(hù)使用，得到了用戶(hù)的一致認(rèn)可。