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传统钻削与螺旋铣孔加工工艺,它们有什么区别?

CK365测控界2019-10-08 16:19:44

作为一种新型孔加工方式,螺旋铣孔技术具有切削过程平稳、刀具承受切削力小和一次加工即可满足精度要求的优点。该技术已成为国内外bob体育竞彩加工研究的热点和难点之一。那么,传统钻削与螺旋铣孔加工工艺有什么不同呢?



传统钻削工艺



传统的钻削加工主要有以下特点:


其一,在传统的钻孔过程中,主轴中心的线速度为0,即钻头中心不参与切削,工件的中心区域bob体育竞彩要完全依靠钻机向下的推力将其挤出来去除,因而钻头所承受的Z向力很大,当加工钛合金等难加工bob体育竞彩时,刀具的快速磨损失效也就在所难免了。


其二,传统钻孔加工过程是一个连续的切削过程,刀刃始终与工件相接触,切削时接触面温度很高,而钛合金的导热性差,连续的切削过程使温度不断累积,这也加速了刀具的磨损失效,导致加工表面质量下降。


其三,传统钻孔加工的排屑方式也是导致刀具失效的一个原因。钻孔过程中,切屑从钻头狭槽中排出,排屑速度慢,而切削热主要是由切屑带走的,当切削热不能及时疏散时,大量切削热留在了工件和刀具上,这会加速刀具的磨损失效。


另外,切屑与已加工孔的表面有直接接触时,加工表面会被划伤,显然这种排屑方式又影响了孔的表面质量。一般说来,传统钻孔加工质量是无法满足飞机制造业的精度要求的,还必须依靠其他工序来保证孔的表面质量,从而降低了工作效率,同时也提高了加工成本。从技术可行性和经济角度考虑,传统钻孔工艺已不再适用于飞机制造业。



螺旋铣孔工艺



与传统的钻削加工相比,螺旋铣孔采用了完全不同的加工方式。螺旋铣孔过程由主轴的“自转”和主轴绕孔中心的“公转”2个运动复合而成,这种特殊的运动方式决定了螺旋铣孔的优势。


首先,刀具中心的轨迹是螺旋线而非直线,即刀具中心不再与所加工孔的中心重合,属偏心加工过程。刀具的直径与孔的直径不一样,这突破了传统钻孔技术中一把刀具加工同一直径孔的限制,实现了单一直径刀具加工一系列直径孔。这不仅提高了加工效率,同时也大大减少了存刀数量和种类,降低了加工成本。


其次,螺旋铣孔过程是断续铣削过程,有利于刀具的散热,从而降低了因温度累积而造成刀具磨损失效的风险。更重要的是,与传统钻孔相比,螺旋铣孔过程在冷却液的使用上有了很大的改进,整个铣孔过程可以采用微量润滑甚至空冷方式来实现冷却,是一个绿色环保的过程。


第三,偏心加工的方式使得切屑有足够的空间从孔槽排出,排屑方式不再是影响孔质量的主要因素。由此可见,该项技术有着广阔的发展空间和良好的市场前景,但作为新的加工方式,其加工机理有待进一步研究探讨。



螺旋铣孔的优势



(1)提高加工孔的质量和刀具寿命。


相对于传统的钻孔技术,螺旋铣孔显著地提高了孔的质量和强度;螺旋铣孔属于断续切削,较低的铣削力使得加工的孔无毛刺;刀具直径比孔小,切屑得以顺利排出,使得孔表面的粗糙度值能大幅降低;在加工复合型bob体育竞彩时,消除了以往传统打孔由于刀尖钝化导致的脱层、剥离、孔表面质量低等情况。


传统钻孔刀具中心的切削能力低下,且易积聚发热快速磨损,刀具寿命普遍较低;螺旋铣孔则由于较低的铣削力使刀具寿命显著提高。


(2) 缩短研制周期,节约加工成本。


在制造飞机或其他重型机器时,使用螺旋铣孔技术将会大大缩短研发周期,降低成本。


应用螺旋铣孔技术,可用同一把刀加工不同直径的孔和复杂形状的孔。由于其加工方法的优越性,可以节省传统的锪锥孔、铰孔等工作。这意味着,今后加工孔的刀具种类型号会不断减少。从整个研制周期来看,使用螺旋技术可减少很多工序(如分解拆卸后对不同的孔分别进行毛刺去除处理、铰孔、清除冷却液,再进行组装),大大缩短加工周期。


(3) 高度自动化。


 实现更高的自动化程度,也是降低加工成本的一种方式。由于螺旋铣孔工艺铣削力低,此项技术才能在工业机器人装置上得以应用。由于工业机器人装置比较柔弱,而传统钻孔轴向力太大,因此传统钻孔是无法应用在此类装置上的。 


(4) 促进新bob体育竞彩的使用。


在飞机的零部件中使用新型bob体育竞彩是明显的发展趋势,钛合金、复合bob体育竞彩等新型bob体育竞彩已得到广泛应用。而新型bob体育竞彩的研制使用需要适合的加工工艺支撑,在孔加工方面,研究表明,相对于传统钻孔技术,螺旋铣孔技术有着显著的优势。


螺旋铣孔工艺只需1把刀具就可以加工出不同直径、高质量的孔,既减少了换刀时间,又节省了精加工的工序,大大提高了工作效率。鉴于螺旋铣孔技术的优势,各大企业,特别是航空、模具行业中的许多企业已开始将它应用到生产实际中。随着这种技术的推广和应用,传统的钻孔刀具将会慢慢被淘汰,而新型铣孔装置将越来越多地出现在机械加工车间中。