鏜床加工性能與以下多個因素有關:
一、機床本身的特性
精度
幾何精度:鏜床的幾何精度是影響加工性能的關鍵因素。例如,主軸的回轉精度直接決定了加工孔的圓度。如果主軸回轉時有徑向跳動或軸向竄動,那么加工出來的孔會出現圓柱度誤差或圓柱表面有振紋。床身導軌的直線度也很重要,它會影響鏜刀在加工過程中的直線運動精度,進而影響鏜孔的直線性。對于高精度鏜床,其主軸徑向跳動可控制在微米級,如0.002-0.005mm,這有助于加工出高精度的孔。
定位精度:鏜床的定位精度對于加工孔系的位置精度至關重要。在加工有相互位置精度要求的多個孔(如發動機缸體上的缸孔)時,鏜床通過坐標定位來確定每個孔的位置?,F代數控鏜床的定位精度可以達到±0.01-±0.005mm,這是通過高精度的光柵尺、編碼器等測量反饋元件以及精密的滾珠絲杠傳動來實現的。定位精度高可以保證孔系之間的距離精度和平行度、垂直度等位置精度要求。
剛度
機床的剛度包括床身剛度、立柱剛度和工作臺剛度等。在鏜削加工過程中,會產生切削力,尤其是鏜削大直徑孔或深孔時,切削力較大。如果機床剛度不足,會導致機床變形,從而影響加工精度。例如,當鏜床工作臺剛度不夠時,在鏜刀切削力的作用下,工作臺可能會產生彈性變形,使鏜出的孔出現圓柱度誤差。一般來說,大型鏜床會采用高強度鑄鐵或焊接結構的床身,并經過時效處理來消除內應力,以增強機床的整體剛度。
主軸性能
轉速范圍和功率:鏜床主軸的轉速范圍和功率決定了它能夠加工的材料范圍和加工工藝。對于不同材料(如鋼、鑄鐵、有色金屬等)和不同尺寸的孔,需要不同的切削速度。主軸轉速范圍寬,如從幾十轉每分鐘到幾千轉每分鐘,可以適應多種加工需求。功率大小也很關鍵,當鏜削大直徑孔或硬質材料時,需要較大的切削力,足夠的功率才能保證穩定的加工。例如,加工大型船舶發動機缸體,主軸功率可能需要幾十千瓦甚至更高,以滿足鏜削深而大的缸孔的要求。
主軸的傳動方式:鏜床主軸的傳動方式主要有齒輪傳動、皮帶傳動和電主軸等。齒輪傳動可以提供較大的扭矩,適合粗鏜加工;皮帶傳動運轉平穩,振動小,適合高速精鏜;電主軸具有轉速高、響應快等特點,能夠實現高精度、高效率的加工。不同的傳動方式適用于不同的加工場景,影響著鏜床的加工性能。
二、刀具系統的性能
鏜刀的精度和質量
鏜刀的精度直接影響加工精度。高精度的鏜刀可以保證加工孔的尺寸精度和表面質量。例如,微調鏜刀能夠精確調整鏜刀的徑向尺寸,調整精度可達0.01mm甚至更高,這樣可以精確控制加工孔的直徑。鏜刀的材質也很重要,硬質合金鏜刀具有高硬度、高耐磨性和良好的熱穩定性,能夠承受較高的切削溫度和切削力,適用于加工各種硬度的材料,并且可以提高加工效率和加工質量。
鏜刀的裝夾系統
鏜刀的裝夾系統要能夠保證鏜刀的正確安裝位置和牢固性。如果裝夾不牢固,在加工過程中鏜刀可能會發生位移或振動,導致加工精度下降和表面質量變差。例如,采用液壓夾頭裝夾鏜刀,可以提供均勻的夾緊力,保證鏜刀的裝夾精度和穩定性,并且能夠適應不同直徑的鏜刀裝夾。
三、加工工藝參數
切削速度
切削速度是鏜床加工中一個重要的工藝參數。它與被加工材料的硬度、鏜刀的材質以及加工精度要求等因素有關。合適的切削速度可以提高加工效率和加工質量。例如,在鏜削鑄鐵材料時,切削速度一般比鏜削鋼材料稍低,因為鑄鐵的硬度相對較低,過高的切削速度可能會導致刀具磨損加劇和加工表面質量下降。通常,鏜削鋼材料的切削速度在80-200m/min左右,鏜削鑄鐵材料的切削速度在60-150m/min左右。
進給量和切削深度
進給量:進給量影響加工表面的粗糙度和加工效率。適當的進給量可以在保證加工精度的基礎上提高加工效率。如果進給量過大,會導致加工表面粗糙度增大,甚至可能出現刀痕;如果進給量過小,則會降低加工效率。例如,在精鏜加工時,進給量一般在0.05-0.2mm/r之間,以獲得較好的表面質量。
切削深度:切削深度決定了每次切削去除材料的厚度。在粗鏜加工時,為了快速去除大量材料,切削深度可以較大,一般在2-5mm左右;而在精鏜加工時,切削深度較小,通常在0.1-0.5mm左右,以保證加工精度和表面質量。
四、工件自身的特性
工件的材料性質
工件材料的硬度、韌性、導熱性等性質對鏜床加工性能有很大影響。硬度高的材料(如淬火鋼)需要使用高硬度的鏜刀和較低的切削速度進行加工,以避免刀具過度磨損。韌性好的材料(如不銹鋼)在鏜削過程中容易產生加工硬化現象,需要合理調整切削參數來克服。例如,不銹鋼材料的切削加工,由于其韌性高、導熱性差,在加工時容易出現粘刀現象,需要選擇合適的刀具涂層(如TiAlN涂層)來降低摩擦系數,同時采用較小的進給量和切削深度,以提高加工質量。
工件的形狀和尺寸
工件的形狀復雜程度和尺寸大小也會影響鏜床加工性能。對于形狀復雜的工件,如具有內腔、臺階、斜孔等結構的零件,需要考慮鏜刀的可達性和加工順序。在加工大型工件(如大型機床床身、重型機械的零部件)時,由于工件重量大,需要考慮工件的裝夾方式和定位精度,以保證加工過程中的穩定性和精度。例如,對于大型工件,可能需要采用專用的工裝夾具進行裝夾,并且在鏜床工作臺上要合理分布工件的重量,以防止工作臺變形。