深孔加工难题例解Exa mp les of So lving D ifficut P roble m s in L ong Ho le M ach in ing西安石油学院深孔加工技术研究所(710065) 彭海 刘战锋 刘雁蜀【摘要】介绍了超小直径的深孔加工、异形零件的深孔加工、薄壁精密零件的深孔加工、两端孔径小中间孔径大的深孔加工方法,并例举5个加工实例,阐明零件的深孔加工工艺及该深孔与其他加工面之间的主要加工难点、解决办法及加工注意事项等。
关键词 深孔加工 加工实例 工艺措施Keywords l ong ho le m ach in ing ,p ractical exa mp les of m ach in ing ,techno l ogicalm easures小直径深孔的加工 本文所指的小直径深孔是53～56mm ,长径比(Ld )为80～300的深孔,加工这类深孔,一般可采用枪钻或深孔麻花钻。
由于56mm 以下小孔的枪钻制造,目前在国内还是个难题,而进口枪钻价格高,因此受到一定的限制。
在对一般加工精度的这类深孔,采用深孔麻花钻加工,也能满足孔加工尺寸精度和孔表面质量要求时,由于其不需要专用的深孔加工机床、油路系统及其附加装置,应用仍很广泛。
我们就曾采用大螺旋角、厚钻芯的蜗杆形深孔麻花钻(刃形都修磨成XXZ 21刃形[1]或群钻刃形)加工此类小直径深孔,注重钻头的刃磨和操作规则,均取得了较好的效果。
如图1所示的零件,为一支撑板,上有53mm 的相交孔,若用枪钻钻孔,除钻头价较高外,在厚度只有8mm 的钢板端面上进行高压密封也十分困难,且装夹工件、定位夹紧、油路系统及密封装置都十分复杂。
而用53mm 蜗杆形的深孔麻花钻加工,相对而言则较为简便。
图1 支撑板零件图在加工中,采用回转式的专用夹具,以工作面C ,B 定位,首先钻削孔1,2,3,4,随后,将工件随夹具体回转90°,用表找正A 面,保证A 面与B 面平行,夹持后,钻削孔5,6;最后将工件和夹具体回转180°,找正A 面,夹持后钻削孔7,8。
在钻削这些孔时,每个孔必须钻直,否则两孔就很难垂直相交,并容易断钻;同时也难保证与大孔5154.5+0.20mm 间的1.25mm 最小壁厚。
因此,必须对钻头修磨横刃,使横刃长度b 7≈0.2mm ;除此之外,在加工中,应及时修磨刃口,保持钻刃的锋利性,并保证缓慢匀速进给。
在整个钻削过程中必须稳定可靠,对修磨钻头的刃形、提钻排屑的次数、每次钻削的深度及切削用量等都必须严格的按规程操作,否则废品率将相当高。
图2 驱动体套中有平行深孔的零件图图2所示为驱动体套零件,材质为35C r M o 钢,在壁厚为15mm 的孔壁上分别钻削56×1880mm 和56×1835mm 两个小孔,并要求此两小孔与584+0.054mm 大孔的平行度为50.3mm ,以便保证壁厚能承受70M Pa 的工作压力。
为满足平行度要求,采取的主要工艺步骤是:1)按5130×2130mm 尺寸下料;2)钻562mm 通孔;3)将工件按L 1=1400mm ,L 2=730mm 截成2段;4)以内孔为基准,2段按同一尺寸车削外圆(留半精车余量);5)对较长的L 1段,采用深孔麻花钻在其两端对钻56mm 小孔,保证560-0.1mm 检验棒能顺利通过对穿钻通的56mm 小孔;对较短的L 2段,钻56mm 盲孔,保证孔深;6)对2段加工焊接坡·81·《新技术新工艺》·机械加工与自动化 2001年 第6期口,保证对中同轴;7)焊接,并钻通56mm 接缝;8)热处理并按外圆校直;9)以56mm 两小孔为基准(找正),半精车外圆,保证56mm 两小孔与外圆母线的平行度;10)以外圆为基准半精镗、精镗、精珩内孔达到尺寸精度;11)以内孔为基准精车成外圆。
异形零件的深孔加工 如图3所示的驱动体零件,对U 形斜槽(斜度为4°)的加工,若用铣削,不仅需要设计制造专用铣刀,且加工质量难以保证。
针对该零件的特殊性,我们采用了以下主要工艺措施:1)将下料尺寸加大加长到5100×887mm ;2)将调质处理后的工件,半精车成597±0.1×880±0.5mm ,并距右端420mm 处铣15mm ×15mm 找正基图3 驱动体套中有U 形斜槽的零件图准缺口,保证缺口底面与工件轴心线平行;3)在卧铣床上,找正工件母线,并找正基准15mm ×15mm 的缺口底面与铣床工作台面垂直,在工件右端上铣4°斜面(作为钻、镗孔时的密封面);4)为保证右端底面在工件总长截短(830mm )后仍有2mm 的壁厚,采取在工件右端距轴线下端22±0.02mm 处打顶尖孔,左端距轴线39.5mm 处打顶尖孔,两顶尖孔轴线应在同一截面内,这样,工件两端形成4°斜孔的顶尖孔基准;并车出两端定位外圆。
在深孔钻床上找正工件后钻镗、珩磨540+0.146+0.1斜孔;5)配右端斜孔堵头,两端校正后打584-0.036-0.071mm 外圆柱面的顶尖孔,并精车、精磨584mm 外圆。
经过上述加工后,就保证了斜孔540+0.146+0.1的精度要求。
其他加工工艺略。
薄壁超细长钛合金零件的加工 图4所示的零件材料为TC 10,是钛合金材料中最难切削的一种,由于弹性模量E ≈10000N mm 2,加工变形很大。
工件壁厚又仅为5mm ,长径比L d =170(使用单位加长了工艺夹头,工件实际加工长度L =3400mm ),工件刚度极差。
该零件加工要求又非常高,在全长范围内,任何一个截面内的尺寸及壁厚超差,都按废品处理。
制定加工工艺时,内孔是外圆加工的基准,外圆要根据内孔的直线度及壁厚校直、找正后进行车削。
因此,深孔钻削质量的高低,直接影响外圆的车削质量,是保证外圆精度的关键。
对此,针对钛合金材料的特性,设计了专用的错齿内排屑深孔钻头,它在钻削时能完全分屑,钻刃刃形能保证径向力压向两导图4 钛合金零件图向块,使自身导向平稳可靠,且直线度较好。
并在整个加工过程中采取了有效的监测措施,以保证钻削过程排屑顺畅,随时进行纠偏处理,保证了钻孔平直。
孔钻完后先进行粗珩,待精车完外圆后再精珩内孔。
为保证车削质量及较高的车削效率,还采用了刚性好的跟刀架、中心架及宽刃弹簧车刀。
孔径两端小中间大的深孔加工 图5所示的工件,孔径两端小,中间大。
加工这种零件需设计专用的镗刀。
要求镗刀应满足:1)镗刀由小孔进入适当位置后,镗刀块能强迫伸出、夹紧。
当到达一定位置后,镗刀块又能松开,缩回刀体以便镗刀能从小孔中退出;2)要求镗刀在孔中能自身导向,以增强镗刀的刚性;3)镗刀体应有一定的容屑、排屑的空间,并通过一定压力的切削液强迫切屑沿一定方向排出。
图5 缸套零件图图5所示零件是在高转速下工作的(10000～20000r m in ),故要求尺寸精度和相互位置精度都较高,特别是壁厚差需要严加控制。
由于工件刚度很差,加工难度非常大,因此,制定该零件加工工艺时采取以下措施:1)钻孔、粗镗、半精镗内孔;2)以内孔为基准,半精车两端外圆,以保证两端外圆与内孔的同轴度;3)内、外圆互为基准,经几次反复的粗加工及半精加工后,再用珩磨的方法精磨“大肚子孔”;4)精车外圆,在此,以内孔及壁厚尺寸来决定外圆尺 (转下页)·91·《新技术新工艺》·机械加工与自动化 2001年 第6期迭片式装置的工作原理和应用效果Functi onal P rinci p le and A pp licati on Purpo se to C ircularity L a m inated Equi pm en t武汉理工大学信息工程学院(430070) 李彬 张兴中【摘要】介绍火力发电厂水处理设备——双流弱酸离子交换器的内部结构特点及迭片式装置专利产品如何代替传统的包网工艺,同时阐述在诸多的装置中,迭片式结构的先进性,以及采用迭片式装置时应注意的几个问题。
关键词 双流弱酸 迭片 装置 树脂Keywords double 2fl ow w eak acid ,la m inated ,equi pm en t ,resin 双流弱酸离子交换器是工业水处理离子交换设备,它的优点是工作交换容量高,设备出力大,与双流机械过滤器、双流混床等设备相比较,在同直径设备水处理出力条件下,可节约投资,减少占地面积,降低运行费用。
图1是双流弱酸离子交换器工作原图1 双流弱酸离子 交换器工作原理图理示意图。
工作时,水由上下封头同时进入内部,经穹形多孔板的筛分及砂垫层的配水作用,在上下树脂层中进行交换,处理后由中部送出。
树脂失效后,先反洗上部床层,再反洗整个树脂层,再生液自上而下通过全部树脂层,最后对整个床内树脂进行置换和正洗。
由图1所示工作原理可知:在离子交换器正常工作时,为保证交换后的软化水进入锅炉,而要求树脂不与软化水一起流失,要使用中排水装置;另一方面,使用中交换剂(树脂)频繁失效、再生,再生的废液经排液装置流出,而交换剂不可以流失,这就需要由再生装置来完成。
中排水装置和再生装置均可统称为排(进)液装置。
迭片式排(进)液装置是一种先进的排除液体,阻止固体流失的装置,因此,中排水装置和再生装置都可采用迭片式排(进)液装置,它有足够的强度,简单的结构,优良的抗酸碱腐蚀性。
迭片式装置的应用 双流弱酸离子交换器的排(进)液装置,是按大阻力配水系统设计的,通过提高小孔流速使集水均匀。
它具有两种作用:一是将经上、下树脂层交换之后的优质水汇集送出;二是兼作上层树脂进水松动反洗。
出水母管上置于水平母管上,支管为鱼刺型,由法兰连接于系统(见图2),其材质按用户要求,有1C r 18N i 9T i (美国称321),0C r 17N i 12M o 2(美国称316),00C r 17N i 14M o 2(美国称316L )等。
传统水处理设备中的排(进)液装置,一律采用包网方法,其包网金属骨架与迭片装置金属骨架一样,而骨架上的包网材质有塑料网与金属网。
按系统阻力力计算出支管直径及其上的孔数,钻孔后在每根支管上先套16目塑料窗纱,经100℃水或蒸汽热缩在金属骨架上,其外再套60目涤纶布后,按一定(接上页) 寸,即保证壁厚的办法车削外圆。
值得注意的是由于该零件壁厚只有4mm ,外径又比较大,为增大阻尼,减小车削振动,我们向内孔灌入2 3～3 4容积的砂粒,这样就有效地保证了车削的正常进行;5)在各工序之间对零件进行了多次时效处理,以减小工件的变形量。