镗孔加工的奥秘
在金属切削加工中,孔加工占有很大的比重,各种孔加工刀具被广泛应用,如钻头、镗刀、铰刀以及丝锥等。那么什么样的孔加工适合用镗刀,各种不同系列镗刀的加工特点又是什么,怎么样精准定位和选用镗刀?接下来小编为大家献上一篇实用性非常强的文章,这篇文章的内容完全消化后,你就成为镗削专家了。
镗孔基础知识 镗孔是机械加工过程中最常见的加工方法之一。镗孔加工是以刀具的旋转作为主运动的,相对于以工件旋转为主运动的加工方式,特别适合加工箱体、机架等结构复杂的大型零件。 镗孔加工最大的特点就是可以修正被加工孔的轴线偏移、歪斜等缺陷,保证孔的位置精度,同时还可以获得需要的孔径尺寸公差和表面粗糙度。用于镗孔加工的刀具就是镗刀。
镗刀有多种分类方式,按切削刃数量可分为:单刃镗刀、双刃镗刀、三刃镗刀等;按结构可分为:整体式镗刀、分体式镗刀。但我们一般只是按功能将其分为两种:粗镗刀和精镗刀。
镗刀的发展经历了一个较长的过程,随着科技的不断进步和数控加工设备的普及,为了更适应现代化的生产制造需要,模块式结构的镗刀应运而生。
模块式镗刀就是将镗刀的各个功能部件分开,使其模块化、标准化、系列化,然后根据不同的加工需要进行组合,满足加工要求。
模块式镗刀一般将镗刀分为以下几个部分:镗刀柄、镗刀体、镗刀座、接长杆、缩径杆等。
模块式镗刀本身通过调整可以加工一定范围内的孔,通过更换不同的刀座(或刀夹)还可以扩大加工范围或实现反镗等功能,针对不同的加工材料可以选用安装不同刀片的刀座(或刀夹),针对加工通孔、盲孔或阶梯孔还可以选择不同角度的刀座(或刀夹),针对不同的加工设备可以选择各种镗刀柄,根据加工需要可以增加接长杆、缩径杆等,如果需要,还可以在镗刀体上安装倒角环,实现复合加工。

模块式镗刀的优越性是显而易见的,它可以适应不同的加工要求,从而大大的减少了刀具数量,便于维护管理,能显著地降低刀具成本。
下面以松德刀具的镗刀系列产品为例,介绍模块式镗刀的结构、选用方法及注意事项。
松德的镗刀系列产品主要分为粗镗刀系列、微调精镗刀系列、阻尼减振镗刀系列,每一个系列的镗刀产品都实现了模块化的设计。
2模块式镗刀的接口
模块式镗刀的刀体与刀柄、接长杆、缩径杆之间是通过“接口”实现连接的。这些连接必须有一定的精度同时还要保证镗刀具有足够的刚性。下面,我们介绍松德镗刀的两种主要的接口形式:E接口和K接口。
E接口:E接口是一种短锥过定位的连接方式,接口最终要达到凸锥与凹锥的锥面配合及接口端面完全贴合。自由状态时,接口的端面有一定的间隙,当轴向拉紧时,锥面会发生微量的变形,短锥小端实现过盈配合,接口端面完全贴合。接口的圆周上有端面键,可以传递足够的切削扭矩。E接口的最大特点是定位精度高,连接刚性好。可以适应长径比较大的情况下的镗孔加工。如下图所示:


松德粗镗刀系列产品的镗孔涵盖范围从直径φ20-φ3300mm,分为以下两种结构:φ20-φ153为标准模块式结构,φ153-φ3300为桥式模块结构。 BR和CBR双刃粗镗刀 标准模块式结构粗镗刀有两个系列:BR系列双刃粗镗刀和CBR系列双刃粗镗刀。这两种产品的结构是类似的,镗孔范围也都是φ20-φ153,主要区别是接口形式不同,另外,表面颜色也不一样。BR系列接口为 E接口,表面镀层为镍磷合金,是白色的,与之匹配的刀座,刀柄、接长杆、缩径杆等都是白色的;CBR系列的接口为 K接口,表面是黑色的。两种粗镗刀的刀座与刀体都是矩形导轨配合,端面螺钉锁紧,连接稳定可靠,可以承受较大的切削力。 BR和CBR粗镗刀都有丰富的刀座可以选用: 90°C型刀座,90°T型刀座,45°刀座,84°刀座,反镗刀座等,可以完成通孔、盲孔镗削,实现倒角、阶梯镗、反镗等不同的加工要求。

BR和CBR粗镗刀可以通过接长杆,缩径杆来实现镗刀的加长和变径,并且可以通过更换不同的主柄安装在不同的设备上,为了适应悬伸较大同时又对刚性要求比较高的场所,还可以直接选用加长刀柄。
NLR双刃桥式粗镗刀
松德镗刀的镗孔范围大于φ150以上都采用的是桥式模块结构。桥式粗镗刀的基本构成是:镗刀主柄、刀桥、滑块和粗镗刀座。 φ150-φ210的桥式粗镗刀有E接口和K接口两种接口形式,可以与BR、CBR系列粗镗刀的刀柄、接长杆共用。 φ210-φ850的桥式粗镗刀有SNL和SEL两种接口形式,有不同形式及不同长度的刀柄可以选用。 φ850-φ3300大孔径桥式粗镗刀的刀桥及延伸块为高强度的铝合金材质,一般需要通过定位心轴与机床的主轴连接使用。 松德微调精镗刀的调整精度为φ0.01mm/格,调整刻度盘外都有游标,借助游标,可进行φ0.001mm的微调(如下图)。

松德微调精镗刀有以下几种类型:小孔径微调精镗刀、单刃微调精镗刀和桥式微调精镗刀。
NBF和CBF小孔径微调精镗刀 镗孔范围φ2-φ50,有D02-22和D06-50两种规格,每种规格都有两种接口形式,NBF为E接口,CBF为K接口。小孔径精镗刀可以通过选用不同的精镗刀杆,来实现对不同要求的孔进行加工。

镗孔范围φ20-φ212,NBF精镗刀为E接口,CBF精镗刀为K接口。微调精镗刀的刀柄、接长杆和缩径杆与接口规格相同的粗镗刀是通用的。每一种规格的微调精镗刀都有A型、B型和C型三种适配的精镗刀夹,以扩大其镗孔范围。但一般情况下我们推荐用A型刀夹。A型、B型和C型刀夹又有不同的刀片形式可以选择,以应对不同的加工材料。NBF和CBF精镗刀的刀夹是通用的。
单刃微调精镗刀还可以将精镗刀夹反装,来实现反精镗加工,加工范围φ30-φ212,但必须注意加工时刀具需要反转。
NLF单刃桥式微调精镗刀
镗孔范围φ150-φ3300,桥式微调精镗刀的基本构成为:镗刀主柄、刀桥、微调模块、配重块和精镗刀夹。 桥式微调精镗刀的主柄、刀桥与加工范围相同的桥式粗镗刀是通用的,精镗刀夹与单刃微调精镗刀的刀夹也是通用的。 φ150-φ210的单刃桥式微调精镗刀有E接口和K接口两种接口形式,刀柄、接长杆等与接口规格相同的其它镗刀共用。 φ210-φ850的单刃桥式微调精镗刀有SNL和SEL两种接口形式,有不同形式及不同长度的刀柄可以选用。 φ850-φ3300属于大孔径桥式微调精镗刀,刀桥及延伸块为高强度的铝合金材质,一般需要通过定位心轴与机床的主轴连接使用。
6加工案例
孔加工在许多零件中起到至关重要的作用,通常都会有比较严格的孔径公差及形位公差,孔质量好坏也事关终端交付产品整体组装的质量。在加工过程中精加工内孔也一般都在比较靠后工序,加工完基本可以交付入库了,如果在这道工序出现意外发生废品,造成的损失也是不容小觑的。以下为一客户轴承座零件做的整体交钥匙方案,其中一个孔精加工,粗加工采用标准镗刀对头镗方式。
加工案例 工件加工要求:¢150H8,深730,通孔;材质:球铁;机床:立式加工中心,BT50柄。如下图1所示。 图1 加工难点:长径比过大,按标准镗D150孔镗刀刀柄D80刀杆粗计算,长径比已经达到9.2倍,近10倍。通常镗孔类刀具6倍径刀具刚性已经比较差了,已经不推荐刀片用Ra0.4圆角加工,用Ra0.2刀片小圆角低切削力勉强可以加工,但每齿进给Fz只能控制在0.05-0.08间。 方案一:选用标准镗刀+接长杆一节一节的接显然是不可能的实现加工的,由于刀具过长,模块连接过多,加工振动无法消除。 方案二:做专用非标整体式镗刀柄或一体式镗刀,也是没有一点把握。 方案三:做整体硬质合金杆镗刀,硬质合金材料及成本接受不了,而且效果也并不一定理想,这么大的硬质合金材料没有地方做或者交期很长。











