浅析机加工专机线的钻套.docx
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浅析机加工专机线的钻套
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
浅析机加工专机线的钻套
钻套在零件的孔类加工中可起到重要的辅助作用。
深入了解钻
套的使用可使技术人员更好地利用其进行加工操作,同时在钻套失效时进
行正确处理,避免一些不正当的使用及处理方法,有效提高生产效率。
汽车发动机、变速箱的机加工零件大约有70%左右的加工内容需要
选择钻孔、扩孔、铰孔及镗孔等不同的加工形式,采用单独或组合加工来
完成。
零件的孔类加工因设备的差异性(CNC加工中心与专机加工生产线)
决定了有些刀具在专机线加工孔类时离不开钻套的辅助支持作用。
实际生
产中,钻套的合理使用是机加工生产线操作工及技术支持人员必须引起关
注的重点。
熟悉了解及正确使用钻套可以保证加工零件上各孔的技术满足
要求,反之,则会出现钻头折断、刀具直径加快磨损、钻孔引偏、影响后
道加工及增加替换钻套时间等情况,最终直接影响到生产线的开动率。
故
技术人员必须了解和熟悉钻套的相关常识及控制手段。
钻套的作用
钻套的主要作用是控制刀具的位置尺寸和导引刀具的送入方向,满
足其加工孔有较高形位公差及斜面、曲面上钻孔的技术要求(见图1)。
当
设备上加工零件的夹具定位精度不理想时,有时还可以通过钻套刻意改变
主轴的偏移量来达到加工孔位置度的技术要求,这是一种在调整设备比较
耗时的前提下的应急方法。
另外,专机线的个别工位上的钻套还能起到直
径刀具的防错验证,即生产线操作工在替换钻头或铰刀刀具前,将新刀具
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往钻套孔里边插入,验证其是否能够通过,使刀具直径超差的风险得到控
制。
图1挺柱孔上加工斜油孔的钻套装置
钻套的材料
根据加工对象的差异性及刀具的材质,一般钻套会选用硬质合金或
合金钢材料;高速钢钻头或铰刀刀具的钻套一般会选择合金钢材料或硬质
合金材料;而硬质合金钻头或铰刀刀具的钻套则会选择硬质合金材料。
从
钻套的材料来看,虽然最终已达到较高的硬度(一般合金钢钻套经过热处
理以后的硬度达HRC58~65左右,而硬质合金钻套的硬度更高,可达到
89~93HRA),但是钻套在使用久了或使用不合理的状况下,还是会出现失
效现象。
钻套与加工对象的相对位置
钻套与加工面的间隙距离是根据加工孔、加工方式及加工刀具的形
式而定。
有些钻套在定位后与加工面有一定的间隙,而有些钻套定位后与
加工面是接触式的无间隙纵向定位。
1.非接触式的纵向定位
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这种定位方式是当加工孔的位置度要求相对不高、加工对象的纵向
轮廓度尺寸较大、钻头刀具刚性较高及钻套的纵向位置定位是固定式的定
位装置时,钻套与加工面往往选择有一定的间隙距离。
这是绝大部分钻套
的定位方式。
2.接触式的纵向定位
这种机构其钻套的定位往往采用弹簧装置或液/气压装置来保证钻
套与加工对象的实际接触。
这种装置不但能够保证内冷却的压力处于比较
理想的状态,而且特别是斜面上或者曲面上的定位更能减少刀具在初始加
工中的让刀偏移量,保证加工孔的最终位置度要求。
下面的形式就需要选
择纵向接触式的定位方式:
(1)加工对象表面的特殊性
位置度要求高的加工孔、加工对象是斜面或者曲面上的孔(如缸盖
挺柱孔上的斜油孔),有些是双向偏移的加工对象孔(如曲轴轴颈上的斜
油孔),这时候往往会选择钻套与加工表面接触式的定位或较小间隙的钻
套定位方式,这样可保证刀具加工中孔的位置度控制在工艺要求范围内。
(2)内冷加工形式
根据刀具的使用情况,决定钻套与加工对象的纵向定位。
没有内冷
却液的刀具加工,一般选择钻套与加工面有一定间隙;而有高压内冷的钻
头刀具,往往会选择钻套与加工面纵向接触或密封状态。
其选择接触和密
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封状态时,虽然钻套的纵向定位需要固定架,增加了复杂的伸缩装置,但
是却能够保证刀具内高压冷却的压力,从而达到让切屑顺利排出钻套外,
避免钻套与加工面有间隙时,由于高压内冷却液直接在间隙处卸压,冷却
液减少推动钻套内的切屑朝后面排出的力,造成切屑堵塞在钻头容屑槽内,
严重时造成钻头扭拒上升而折断刀具。
钻套的失效
钻套的失效就是钻套使用一定时间以后已满足不了其应该承担的辅
助支持作用。
因此,生产线操作工在实际生产中应该注意钻套的失效现象。
其常见的失效有以下3个方面:
1.钻套的孔壁磨损
钻套的孔壁磨损就是由于钻头或铰刀的副切削刃与钻套孔壁长期相
对摩擦或短期单边急剧摩损,形成整个孔壁磨损(见图2)或一定范围的
孔壁磨损。
钻套使用时间偏长,直接导致钻套的内径尺寸变大,一旦孔径
变大,会直接造成钻头加工对象孔的位置度尺寸和加工孔径超差。
钻套的
单边磨损,一种原因在于零件的前道工序加工孔位置与后道工序加工刀具
位置的同轴度值较大而引起;另一种是因为主轴与钻套的同轴度不好造成
的。
在实际生产中,由于专机线动力头上的主轴与夹具体上面的钻套出现
微小位移,这种差异往往由于设备调整比较困难,而只能靠替换钻套来保
证加工零件的位置度,最后造成钻套呈单边磨损。
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图2钻套的孔壁磨损
2.钻套的孔壁局部磨损
(1)钻套的局部单边磨损
在加工凸轮轴和曲轴的斜油孔时使用的辅助钻套,由于加工钻头刀
具与加工面不是垂直切线方向进给,故钻头在加工中有一定倾斜的角度。
虽然有些钻套也做到了与加工孔表面位置的纵向定位程度,但是由于钻削
加工中受力不均匀的原因,其钻套孔壁的一个侧面受力较大,直接导致钻
套孔壁的一边加快磨损,这样当磨损越来越严重时就会存在钻头易断的潜
在风险。
当钻套出口端面与加工表面设定的间隙值不合理时,钻套的单边
磨损更严重,并且小直径钻头刀具更易折断。
如一些单缸盖生产线的加工
挺柱孔斜油孔的钻套,其钻套出口端面与挺柱孔孔壁的间隙距离比较大,
达到6mm之多,这样4mm的钻头在加工斜油孔当中,频频出现断钻现象,
还加快了钻套局部孔壁的单边磨损(见图3)。
图3钻套局部孔壁的单边磨损
(2)钻套的交叉位置磨损
当钻套位置与主轴位置的同轴度较差时,钻头刀具加工一段时间以
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