小直径深孔钻削的工艺流程分析和设计.pdf

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1、2014年9月机械设计与制造工程Sep．2014第43卷第9期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．43No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．09．008小直径深孑L钻削的工艺流程分析和设计朱丽娜，苗鸿宾(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：通过对具有较大长径比、直径小于2mm的小直径深孔钻削进行研究，分析了切削数据和刀具设计对刀具磨损和切屑形成的影响，对深孔钻削的过程进行了5-．艺流程分析，解决了加工过程中工艺混合的问题，通过将激光打孔与机械钻孔结合，提高

2、了工艺可靠性和生产效率。关键词：钻削；激光；刀具几何参数中图分类号：0328文献标识码：A文章编号：2095—509X(2014)09—0031—05由于部件的小型化和小批量生产需求的增加，激光器被安装到一台用于小直径深孔加工的深孔工业生产中小直径、大长径比的深孔需求越来越钻床上。这样深孔钻削和激光打孔这两个加工过多，而且对孑L的表面质量要求也越来越高。例如，程就可以在同一机床和工件夹具下进行。在这个汽车行业生产中，为了提高喷油压力和优化燃烧过改进的机床上，深孔加工的直径d的范围为程，燃料喷射器的内孔孔径越来越小。表面缺陷会0．5mm～0．6mm。在小直径深孔加工

3、中，该机床可导致零部件出现裂缝和破损，甚至会导致发动机的以达到的最大冷却液压力P为25MPa。激光打孔停机，因此孔的表面质量至关重要。在信息技术行过程可以根据以下4种不同操作原理来进行，即单业、医疗和生物医药产品等领域，大长径比的深孔脉冲激光打孔、冲击打孑L、激光套料打孔、螺旋打加工也有广泛应用，例如，在骨折复位及矫正中，需孔J。所用激光的最大功率P为8O00W，脉宽t要有特定的钻孔来安装骨钉和骨螺钉¨J。为0．08～1．OOms。该机床的规格见表1、表2。为了满足市场需求，改进生产流程和发展新技表1所使用机床的深孔钻削技术规格术就变得非常必要。加工小直径深孔可以

4、使用深孔钻削、激光打孔、电火花加工、电子束加工和电化学加工等不同加工工艺，这些加工工艺在精度、钻孔深度、直径范围、可重复性或加工时间方面具有特殊的性能。内孔加工时，不同工艺的组合可以提高孔的质量，并且可以缩短加工时间。激光预钻孔和电火花镗的组合就是机械加工中混合处理的例子。表2所使用机床的激光打孑L技术规格深孔钻削的特征是具有良好的钻孔质量和较大的长径比⋯。深孔钻削需要有预钻孔阶段的导向支持。特别是在非平面上钻孔，需要特殊的钻孔套筒或额外的面铣工艺来制造一个加工平面J。1试验装置为了使这一试验研究顺利进行，本文设计和制试验中，使用了不同几何参数、刀具材料和涂造了一

5、台机床。该机床有一个Nd：YAG激光器，层的深孔刀具，还对硬质合金麻花钻进行了测试。收稿日期：2014—08—25基金项目：山西省国际合作项目(2012081030)作者简介：朱丽娜(1987一)，女，山西太原人，中北大学硕士研究生，主要研究方向为深孔加工技术及应用。·3l·2014年第43卷机械设计与制造T程在激光和深孑L钻削的混合加工过程中，使用了直径削刃上会发生粘着现象，这会造成刀具的磨损。如为d=0．5ram的深孔钻削刀具。试验中所使用的果粘着材料与刀具之间的粘着力大于刀具材料的刀具规格如图1所示。当使用直径为d=1．5mm内结合力，粘着材料就会随着未切割

6、材料的切除而的刀具试验时，切削油压力设定为P：16MPa，当去除，并导致刀具磨损。在小直径深孑L加工中，除使用直径为d=0．5mm的刀具试验时，冷却液的了刀具磨损，切屑的形成及形态也会对工件的表面压力设定为P=20MPa，工件材料是具有奥氏体组质量造成很大影响。在传统的深孔钻削中，切屑是织的00Crl7Nil4M02不锈钢。在主、副切削刃上形成的，在相反方向被切断。这种情况下，主切削刃上切屑形成越快，副切削刃上2工艺流程分析切屑的形成就越慢，这样就会形成切屑¨，但是此在该部分，用一个实例说明小直径深孔加工的现象不会发生在小直径深孑L钻削中。该试验表明，工艺流程及设

7、计：使用直径为d=1．5mm的刀具在主、副切削刃上只有一种切屑形成。由于该切屑加工长径比为30的深孔。通过研究影响钻孑L长较宽、摩擦力较大，更容易堵塞，造成排屑困难。当度、刀具磨损和钻孔质量的参数，确定了试验中刀使用刀具TA进行切削加工时，就形成了较长的螺具的不同几何参数。试验中，刀具TA是标准几何旋切屑(如图2所示)。参数的深孑L刀具，在切削速度为=100m／min和切削参数：刀具TA，直径d=1．5mm；材料为进给量为f=0．007mm时，加工的孔质量最佳，该0OCr17Nil4Mo2；切削速度=100m／min；切削深试验能够对钻孑L长度为4995mm的孑L

8、进行加工。