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鏜削是一種常用的精密孔加工方法，但大直徑孔的鏜削加工卻是一個并非人人皆可參與的利基市場。肯納公司全球產(chǎn)品經(jīng)理Ron West指出，根據(jù)不同的行業(yè)，在某些制造領(lǐng)域，你可能只能找到為數(shù)不多的幾家車間能夠從事大直徑鏜削加工。長期從事這種加工需要有大型加工設(shè)備和專門的技術(shù)。
許多鏜刀制造商認(rèn)為，直徑200mm以上的孔就屬于大孔，這種尺度的鏜孔加工相當(dāng)普遍。不過，對大孔的定義并無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。德國鏜刀制造商Wohlhaupter公司總裁Karl Hochuli說，大型鏜刀的加工直徑在1m以上，刀具行業(yè)通常將1m以下的孔徑視為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。但對我們來說，3.25m以下的孔徑都屬于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。
需要對工件進(jìn)行大直徑鏜削加工的領(lǐng)域包括能源、造船、采礦、建筑等行業(yè)。Big Kaiser精密工具公司加工經(jīng)理Matt Tegelman表示，在石油和天然氣行業(yè)，我們需要對很多在大孔尺度范圍內(nèi)相對較小（直徑500mm以下）的孔進(jìn)行鏜削加工，此類零件包括各種閥門、防噴裝置、壓裂泵等。
粗鏜、半精鏜和精鏜
在對大直徑孔進(jìn)行鏜削加工之前，加工車間通常要用銑刀進(jìn)行圓弧插補(bǔ)銑孔，以切除大部分毛坯余量，只留下剛好夠粗鏜和精鏜的加工余量。
粗鏜刀通常都是雙刃鏜刀。Walter美國公司產(chǎn)品經(jīng)理Pat Nehls說，根據(jù)不同的加工條件，粗鏜可以采用12.5mm或更大的切深。如果對孔的精度要求不太高（如尺寸公差為±0.13 mm時），則可考慮采用能在一次加工中同時完成粗鏜和精鏜的刀具。
鏜削大直徑孔時，金屬切除能力可能會受到機(jī)床額定扭矩的限制。例如，如果要用直徑1m的鏜刀以13mm的單側(cè)切深量切除工件材料，就需要大于3，000Nm的扭矩，而現(xiàn)在的機(jī)床不可能滿足這一要求。加工這種孔徑的大孔時，可以采用1.5－3mm的單側(cè)切深量。開始時采用1.5mm的單側(cè)切深量，然后逐漸加大，直到機(jī)床和刀具達(dá)到承受上限為止。
精鏜刀通常為單刃鏜刀。精鏜大孔時，需要切除的加工余量通常為0.5－0.8mm.
也可以用組合式粗鏜刀來替代粗鏜刀和精鏜刀。這種刀具采用安裝在不同軸向平面上的兩枚粗鏜刀片，可通過一次走刀切除雙倍的加工余量。用雙刃粗鏜刀加工時，兩枚刀片具有相同的長度，并同時接觸工件。而組合式粗鏜刀的一枚刀片比另一枚刀片稍長一些（如長出0.30－0.38mm），兩枚刀片交錯切削。較長的刀片首先接觸工件，并在工件一側(cè)切除9.5－10mm的余量，然后由較短的刀片切除其余部分的加工量。兩枚刀片在工件另一側(cè)也可以切除相同的加工余量。因此，這種組合式粗鏜刀可在一次走刀中切除更多的工件材料。 上一頁 1 2 3 4 下一頁
同樣的原理也可應(yīng)用于粗鏜和精鏜加工。首先由粗鏜刀片對工件進(jìn)行粗鏜，而精鏜刀片的裝刀直徑使其能精確完成精鏜加工。Hochuli說，如果在工件一側(cè)，粗鏜刀片的軸向安裝長度比精鏜刀片長0.3－0.5mm，就能獲得不錯的表面光潔度，并在一次走刀中切除更多加工余量。我們將這種加工方式稱為組合式半精鏜和精鏜。
然而，對表面質(zhì)量要求很高的精鏜加工則需要采用單刃鏜刀。加工表面光潔度通常取決于刀尖圓弧半徑。例如，用刀尖圓弧半徑為0.2mm的精鏜刀片加工時，如果進(jìn)給量超過0.2mm（即大于刀尖圓弧半徑），表面質(zhì)量就會惡化。Hochuli說，如果你的進(jìn)給量始終小于刀尖圓弧半徑值，就能獲得不錯的表面光潔度。進(jìn)給量越大，光潔度就越差。
通常情況下，隨著加工孔徑的增大，尺寸公差要求也有所放寬。BIG Kaiser的Tegelman補(bǔ)充說，當(dāng)鏜孔直徑超過250mm時，要求尺寸公差小于1/1，000或2/1，000的情況并不多見。
大直徑鏜刀
為了實(shí)現(xiàn)大孔鏜削，鏜刀制造商通常采用具有滑塊和橋式結(jié)構(gòu)的模塊化鏜削系統(tǒng)。這種鏜刀可以快速而有效地改變鏜孔直徑，使用戶不必定制各種尺寸的專用鏜刀。
Tegelman說，例如，我們的精鏜刀上通常有四個基本部件：凸緣、伸長滑塊、精鏜頭和配重。如需鏜削更大直徑的孔，只需調(diào)整伸長滑塊即可。
為了減輕負(fù)荷，一些鏜刀部件采用鋁合金制造。Hochuli說，刀具重量至關(guān)重要。鏜刀越重，機(jī)床主軸承受的負(fù)荷就越大。如果所用鏜刀太重，當(dāng)其伸入孔中時，刀具前部所在的高度（加工平面）就可能發(fā)生變化，從而產(chǎn)生較大的徑跳誤差。這就是所謂的‘角矩’。
自動換刀機(jī)械手也必須具有足夠大的力量，才能將大型鏜刀安裝到機(jī)床主軸上和從主軸上卸下。而采用鋁制部件可以減輕鏜刀重量，使用戶不必以手動方式或用橋式起重機(jī)來裝卸龐大而沉重的大型鏜刀。
Walter美國公司的Nehls指出，將大型鏜刀放回機(jī)床刀庫時，可能會遮擋住相鄰的刀座，從而減少可裝載刀具的數(shù)量。他說，我們采用一個轉(zhuǎn)接器，將鏜刀旋轉(zhuǎn)90°，使其直立放置，這樣就不會遮擋相鄰的刀座。
鏜削大孔時，機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速通常并不高，約為2，000r/min以下（取決于加工孔徑的大小）。因此，刀具的平衡不會成為大問題。由于雙刃粗鏜刀每側(cè)各有一把刀具，因此基本上處于自然平衡狀態(tài)。精鏜刀的一側(cè)設(shè)置了配重，用于平衡位于另一側(cè)的刀片和夾頭。加工孔徑在200mm以上的精鏜刀通常都會設(shè)置配重。 上一頁 1 2 3 4 下一頁
鏜孔機(jī)床
大孔徑鏜削通常是在具有CAT50、HSK100或更大主軸尺寸的臥式鏜銑床以及臥式和立式加工中心上進(jìn)行。肯納公司戰(zhàn)略營銷集團(tuán)的投資組合經(jīng)理Chris Merlin說，如果需要鏜削比方說φ250mm、φ300mm或φ350mm的孔，可以采用傳統(tǒng)的銑床。采用何種機(jī)床更多取決于工件的尺寸。如果你能將工件裝夾在機(jī)床上，就可以加工上面的孔。但如果需要加工真正的大型工件，就需要專用加工設(shè)備。所用的機(jī)床必須具備加工大型工件的能力。
由于大孔鏜削的主軸轉(zhuǎn)速較低，因此鏜刀的振動也較小。不過，鏜刀的長徑比越大，振動也越大。Hochuli說，通常，當(dāng)鏜刀的長徑比不超過5∶1時，加工效果*好。
由于Z軸行程的限制，傳統(tǒng)的機(jī)床在鏜削深孔時可能會遇到困難。雖然可以采用帶接長桿的刀具夾頭，但它們可能會引起振動、刀具磨損、精度下降等問題。而在臥式鏜銑床上，可以利用套筒來延長主軸長度，從而鏜削加工更深的孔。Z軸（套筒）與W軸（工作臺）可以相向移動。
Tegelman說，即使采用可減輕刀具重量的鋁制部件，大直徑鏜刀仍然很重，很難實(shí)現(xiàn)深度超過500mm的大孔加工。采用套筒式主軸的機(jī)床為大直徑深孔鏜削提供了一個更為穩(wěn)定的平臺。
美國機(jī)床供應(yīng)商Methods機(jī)床公司提供的Feeler臥式鏜銑床具有很長的套筒行程。該公司Feeler產(chǎn)品經(jīng)理Paul Hurtig介紹說，該機(jī)床的Z軸行程長達(dá)1，700mm，再加上套筒在Z軸上的行程890mm，可以鏜削加工非常深的孔。該公司還提供各種套筒接長套，它們可以安裝在主軸端面上，用于在套筒大部或全部伸出的鏜削加工中加強(qiáng)對套筒的支撐。
三菱重工美國公司提供了兩種新型落地式MAF臥式鏜銑床，其鏜削主軸直徑分別為150mm和180mm.該公司總經(jīng)理尾谷崎潤一郎介紹說，該機(jī)床沒有采用套筒式主軸。鏜削加工由滑塊（Z軸/頭架）和鏜削軸（W軸）共同完成。邊長為420mm的方形滑塊可以向外伸出和向內(nèi)縮回，同時為鏜削主軸提供支撐，使其能在狹窄的工作空間內(nèi)完成*大深度達(dá)2，235mm的鏜孔加工該深度為滑塊在Z軸的長度1，245mm與鏜削主軸在W軸的長度990mm之和。
按照不同的孔徑，用于大孔鏜削的典型刀具夾頭包括CAT 50、CAT 60、HSK 100、HSK 125等型號。加工非常大的孔徑（通常超過1m）時，可用螺釘將鏜刀直接緊固在主軸上。
肯納公司的ModBORE鏜刀安裝在標(biāo)準(zhǔn)的套式銑刀接頭上，或直接夾持在主軸端部。Merlin說，套式銑刀接頭是一種常用的刀具接頭。ModBORE鏜刀也使用這種接頭，通常是裝夾銑刀的φ50.8mm或φ63.5mm接頭。
冷卻問題
在可能有利于提高刀具壽命和幫助排屑的情況下，建議在鏜削大孔時使用冷卻液。不過，對于大孔鏜削來說，排屑并不是什么大問題，因?yàn)榭缀艽螅M刀只會占用其中一小部分空間。
Wohlhaupter公司的Hochuli說，無論采用何種冷卻方式，*好能保持前后一致。如果采用干切削（如鏜削鑄鐵），應(yīng)從頭到尾都不使用切削液，并用壓縮空氣吹走切屑。另一種選擇是用霧化冷卻劑冷卻刀具切削刃，同時用壓縮空氣向前吹走切屑。
在臥式鏜銑床上鏜削大孔時，冷卻液的使用可能會成為一個問題。因?yàn)榇祟悪C(jī)床是開放式結(jié)構(gòu)，因此不可能采用噴淋冷卻方式。可以采用內(nèi)冷卻式鏜刀進(jìn)行加工，但必須對加工情況進(jìn)行監(jiān)控。Methods公司的Hurtig說，內(nèi)冷卻加工需要精心控制。一般來說，換刀后不能像在加工中心上那樣馬上打開高壓冷卻液開關(guān)，而要在鏜刀正好處于孔前加工位置，或在鏜削加工開始后才開啟冷卻液。
大孔鏜削加工能否成功，*終取決于機(jī)床本身。Hochuli說，了解機(jī)床的加工能力十分重要，一切都取決于機(jī)床的質(zhì)量和裝調(diào)。即使鏜刀具有十分優(yōu)異的切削性能，也只能在機(jī)床的加工能力范圍內(nèi)運(yùn)行。
來源：中國刀具網(wǎng)
