钻削、铰削和镗削是制孔的基本方法。钻削是在工件上新钻一个孔,而绞削和镗削将已有孔精确扩大。
在车床上镗孔比在铣床上镗孔相对简单。在车床上镗孔时,镗刀相对机床作渐进运动,直到镗出要求的尺寸。在铣床上镗孔时,必须首先将镗刀(镗头)调节到要求的尺寸。理论上讲,只要镗杆可以放进孔中,车床镗刀就可以加工出任意尺寸的孔。然而,铣床镗头只能加工有限尺寸范围的孔。
与钻头或绞刀不同,单刃镗刀与工件只有一个接触点,因此镗杆没有得到有效支撑。这在某些情况下会造成振动或颤振。颤振问题是这类刀具的唯一重大缺陷。
当镗杆的长径比超过4:1,钢制镗杆就会产生颤振。例如,加工孔直径为1" (25.4mm)时,如果镗杆从机床刀塔悬伸长度超过4"(101.6mm),就会悬伸过长,有颤振产生。
与车床不同,铣床需要可调镗头才能加工出正确的尺寸。由于需要调整镗头,增加了刀具安装设置的复杂性。最常用的镗头可将镗杆相对孔的中心线移动,以镗出期望的孔直径。这种镗头较便宜,可安装在几个不同位置,镗孔的直径范围也较大。
镗头通常用于传统铣床,也可用于CNC数控铣床
双刃镗刀不易于精细调节,因此最适合粗加工。对于精加工,最好选用精加工镗头,以便可精细调节到孔的尺寸。
精加工高精度孔时,通常需要特殊的镗刀,以便可以精确地调节。这种精镗头可做到0.0001" (0.0025mm)的精确调节量。精镗头有几种型式,包括可用圆形镗杆的镗头,以及可用非标镗杆的镗头。
车床镗孔
通过实际加工可知,采用硬质合金刀片的镗刀在大多数的应用场工作良好且经济合算。
消振措施
要消除车床上镗孔产生的颤振,最简单的方法是采用直径更大的镗杆。但是,采用直径更大的镗杆并不总是可取的方法。这时有必要选择其他方法。有时,通过简单地调整切削速度和进给速度来改变切削力,就可解决问题。增大进给速度或/和降低切削速度可以增大切削力。增大径向切深也可增大切削力。有时需要调整所有的切削用量来消除振动。因为价格较低,钢制镗杆的应用最普遍。镗杆也可采用其他材料。例如,刀具制造商已开发出重金属镗杆和硬质合金镗杆用于消振。重金属镗杆由密度比普通钢高的钨合金制成,用于减振。尽管重金属镗杆比钢制镗杆价格高,但它可用的长径比更大。钢制镗杆的可用长径比一般不超过4:1,而重金属镗杆的可用长径比可增至6:1。如果调整切削速度和进给速度,重金属镗杆的可用长径比还可以更高。碳化钨硬质合金镗杆也可提供更高的可用长径比。通过将钢制刀头钎焊在硬质合金镗杆上,硬质合金镗刀就可以在钢制刀头上安装和使用刀片。硬质合金的密度极高,具有优异的减振性能,长径比可达8:1或更高。
因为镗刀价格原因,采用直径尺寸超过1"的硬质合金镗杆是不现实的。当用硬质合金镗杆且价格昂贵时,采用可调镗杆也是一种选择。这种镗杆带有调节机构,用于特定情况。内部调节机构可改变镗杆的固有频率,防止颤振和允许很大的长径比。一些工具制造商的报告显示可以制造长径比为20:1的可调镗杆。
铣床镗孔
与车床不同,在铣床上镗孔时可多个刀片同时切削,并常用于大批量生产。双刃镗刀可调试为两种切削方式:一种是两个刀片切削一样的直径,因此可允许更快的进给速度;另一种是两个刀片分别切削不同直径,因此也可切除更多的材料。
精加工要点
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