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在機(jī)械零件加工作業(yè)中，孔加工所占比例相當(dāng)大，與高速銑削相類似的高速、高精度鉆削加工已提上議事日程，孔加工對(duì)于促使零部件生產(chǎn)合理化是不可或缺的重要工藝過(guò)程。近年來(lái)，零部件生產(chǎn)大都采用以CNC機(jī)床為中心的生產(chǎn)形態(tài)，進(jìn)行孔加工時(shí)，也大都采用加工中心、CNC電加工機(jī)床等先進(jìn)設(shè)備。無(wú)論哪個(gè)領(lǐng)域的孔加工，實(shí)現(xiàn)高精度和高速化都是取得用戶訂單的重要競(jìng)爭(zhēng)手段。
高速孔加工所用加工中心(MC)的條件
實(shí)現(xiàn)孔加工高速化的先決條件是采用高速加工中心，而機(jī)床的高速化要滿足下列條件。
1.配備高速回轉(zhuǎn)主軸
鉆頭和立銑刀一樣帶有中心齒，由于中心齒附近有一種圓周速度，因此，切削速度向高速化發(fā)展時(shí)，主軸的轉(zhuǎn)速也實(shí)現(xiàn)高速化。特別是在使用小直徑鉆頭時(shí)，主軸的高速化更是不可缺少的。今后，隨著孔加工高速化的進(jìn)展，預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)速達(dá)30000～100000r/min的主軸需求將不斷增多。同時(shí)，由于達(dá)到規(guī)定的高速回轉(zhuǎn)所需時(shí)間很短以及要求Z向(鉆頭切削方向)主軸伸出長(zhǎng)度應(yīng)控制在程度之內(nèi)，因此，高速主軸的配置是實(shí)現(xiàn)高速高精度孔加工不可缺少的條件。
2.可動(dòng)部分具有動(dòng)作敏捷的功能
主軸和工作臺(tái)等可動(dòng)部分應(yīng)盡可能減輕重量，以實(shí)現(xiàn)動(dòng)作快捷化，這也是進(jìn)行高速孔加工具備的條件。1個(gè)孔的加工時(shí)間只需數(shù)秒鐘，因此，xu縮短孔與孔之間的工具移動(dòng)時(shí)間，這是實(shí)現(xiàn)好的切削效果的關(guān)鍵問(wèn)題，解決此問(wèn)題的途徑首先即為可動(dòng)部件的動(dòng)作要靈活快捷。例如，即便達(dá)到了高精度的定位精度，但如機(jī)床可動(dòng)部分的動(dòng)作不夠靈敏快捷，也就不可能滿足當(dāng)前用戶提出的實(shí)現(xiàn)高速孔加工的要求。通常是用加速度特性(G值)來(lái)判斷機(jī)床可動(dòng)部分的快捷性能，當(dāng)G=0.8～1.5時(shí)，可判斷該機(jī)床為具有高度快捷性能的加工中心。
3.工作臺(tái)與機(jī)床整體面積的比例應(yīng)較小
4.作為加工中心的用戶，他們希望工作臺(tái)及工作臺(tái)以外的部分所占空間應(yīng)盡可能少一些。尤其是孔加工這類加工成本較高而附加價(jià)值又較低的加工領(lǐng)域，使用那種結(jié)構(gòu)緊湊的加工中心。如理化研究所試制的高速CNC銑床，其加工范圍為300mm2，機(jī)床本體所占面積950mm2，機(jī)床所占面積約為可加工大工件尺寸的三倍，整個(gè)結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊。該銑床主軸轉(zhuǎn)速為45000r/min，可進(jìn)行高速切削。主軸為XY方向移動(dòng)式結(jié)構(gòu)(工作臺(tái)僅在Z軸移動(dòng))，其加速度特性值G=1.5，表明該機(jī)床具有快捷動(dòng)作功能。
4.主軸可直接供給冷卻液
在鉆削過(guò)程中，加工L/D(鉆頭直徑與孔深之比)在5以上的孔特別注意排屑問(wèn)題，選用帶供油孔的鉆頭，以便進(jìn)行穩(wěn)定的加工。采用由主軸中心供給冷卻液的方式，對(duì)于更換卡具的鎖緊螺栓則更為方便。
5.具有孔加工用CNC工具插補(bǔ)功能
CNC切削的特點(diǎn)在于可以進(jìn)行控制工具軌跡的合理加工，在對(duì)孔進(jìn)行CNC切削加工時(shí)，可采用螺旋切削、等高走刀、對(duì)切等工具插補(bǔ)方式，具有這些功能的CNC控制系統(tǒng)均可在孔加工中加以應(yīng)用。
跨入高速鉆孔加工新時(shí)期
長(zhǎng)期以來(lái)都是利用鉆頭進(jìn)行高精度孔、螺紋孔等通孔及螺栓孔等的加工，這類加工已經(jīng)向高速切削方向迅速發(fā)展。
在孔加工作業(yè)中，目前仍大量使用高速鋼麻花鉆，但各企業(yè)之間在孔加工精度和加工效率方面已逐漸拉開(kāi)了差距。高速切削鉆頭的材料以陶瓷涂層硬質(zhì)合金為主，如MAZAK公司和森精機(jī)制作所在加工鑄鐵時(shí)，即采用了陶瓷涂層鉆頭。在加工鋁合金等有色材料時(shí)，可采用金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭、DLC涂層硬質(zhì)合金鉆頭或帶金剛石燒結(jié)體刀齒的鉆頭。總之，今后將會(huì)不斷開(kāi)發(fā)出許多新型的高速切削鉆頭。