深孔鉆鏜床內(nèi)（外）排屑系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用
2018-10-26 來源：中國一重集團(tuán)紹興重型機(jī)床有限公司 作者：梅慶林
摘要：以某空心長軸零件深孔加工為研究對象，設(shè)計長徑比為20以上、加工長度12m的整體硬質(zhì)合金刀桿，在長徑比大于10的空心長軸的深孔鉆（鏜）削加工中，改變了傳統(tǒng)的深孔加工工藝，滿足了空心長軸加工中嚴(yán)格的直徑尺寸偏差控制，取得了明顯的效果。
因大直徑深孔鉆鏜床在機(jī)械加工過程中占有重要的地位，所以對大直徑深孔鉆鏜床的研究越來越重視，本文針對大直徑深孔鉆鏜床的授油器及內(nèi)（外）排屑裝置技術(shù)進(jìn)行研究。
1. 深孔鉆鏜床冷卻、潤滑及內(nèi)（外）排屑原理
（1）內(nèi)排屑：一般在鉆孔或套料時都采用內(nèi)排屑，內(nèi)排屑時，高壓的切削液通過裝在導(dǎo)向架里的授油器壓入被加工工件孔內(nèi)的切削區(qū)域，高壓的切削液帶動切屑通過鉆桿內(nèi)孔和鉆桿箱主軸孔，流到裝在鉆桿箱主軸后端的內(nèi)排屑收集罩和切屑收集車至匯集池，進(jìn)入磁力分離器清除切屑，再經(jīng)不定期沉淀箱多次過濾沉淀，流入油泵油箱，再由螺桿泵吸入至送油器，不斷循環(huán)使用。如圖1、圖2所示。
（2）外排屑：一般在鏜孔或擴(kuò)孔時都采用外排屑（此時不使用授油器）。外排屑時，將鉆桿主軸后端的內(nèi)排屑收集罩卸下，將床身后側(cè)壓力油管的截止閥用高壓軟管與鉆桿主軸后端部的法蘭盤連接起來。切削液通過鉆桿主軸和鉆桿的內(nèi)孔到工件的切削區(qū)域。這時切削液帶著切屑流到工件兩端的切屑收集罩里，過濾后，流到匯集池里，再經(jīng)過沉淀箱回到泵站油箱。如圖3所示。冷卻裝置原理如圖4所示。
這里要強(qiáng)調(diào)的是接入的機(jī)械油要有足夠的正壓，足以推動在連續(xù)鉆（鏜）削過程中產(chǎn)生的切屑，將其通過較長的鉆（鏜）桿內(nèi)孔路徑排到積屑箱。如果不能建立起足夠的正壓，將無法排出切屑，導(dǎo)致堵屑，無法進(jìn)行正常的深孔鉆（鏜）削。
2. 不旋轉(zhuǎn)式授油器
授油器是深孔鉆削系統(tǒng)中不可缺少的一部分。其主要功能是正確引導(dǎo)鉆頭并向切削區(qū)提供高速切削液，傳遞軸向力、夾緊力等。同時還起到支承鉆桿的作用。授油器一般分為不旋轉(zhuǎn)式授油器（見圖5）和旋轉(zhuǎn)式授油器兩種，分別用于工件不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)兩種方式。
而本設(shè)備是針對工件固定、加工方式為刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)給的鉆削系統(tǒng)設(shè)計的，故采用不旋轉(zhuǎn)式授油器。其工作原理是：授油器裝在導(dǎo)向中心架上，它是一個圓柱形部件，用于內(nèi)排屑鉆孔時輸送壓力切削液的。它前端的導(dǎo)向套可根據(jù)鉆頭直徑調(diào)換規(guī)格，它后端的鉆桿支持套，可根據(jù)鉆桿的直徑來變換規(guī)格。鉆孔時，旋轉(zhuǎn)手輪使伸縮軸即心軸靠向工件表面，將前密封圈緊貼工件表面，從而把授油器的伸縮軸端部與工件端面密封。切削液由進(jìn)液管通過伸縮軸進(jìn)入，經(jīng)由鉆頭體與導(dǎo)向套形成的環(huán)形縫隙進(jìn)入切削區(qū)，冷卻并潤滑鉆頭。后密封圈是為了防止切削液由鉆桿外部露出而設(shè)置的，鉆頭進(jìn)入工件時由導(dǎo)向套引導(dǎo)其穩(wěn)定鉆削，當(dāng)導(dǎo)向套磨損后需及時更換。
3. 內(nèi)（外）排屑系統(tǒng)裝置計算
內(nèi)（外）排屑系統(tǒng)裝置計算原理相同，故此處僅介紹內(nèi)排屑系統(tǒng)的參數(shù)計算。取切削區(qū)排屑通道入口至噴口之間的單元流體為研究對象，如圖6所示。
常壓效應(yīng)下，能量方程為：
通過以上公式可計算出授油器入口的壓力值，由該壓力值乘相應(yīng)的效率損失系數(shù)得出液壓泵出口的壓力值，以此值來選取液壓泵的型號。切削區(qū)排屑通道的壓差產(chǎn)生的抽吸力直接作用在排屑通道中的切屑上，實現(xiàn)壓差排屑，壓力區(qū)壓差越大，則排屑效果越好，系統(tǒng)排屑能力也越高。冷卻系統(tǒng)安裝在地基上的冷卻箱，用來儲存、過濾切削液。冷卻車上裝有兩個螺桿泵，在使用過程中，可分別開動一個或兩個泵，以便合理使用切削液。為保證正常的切削，切削液工作壓力為2.5M P a，通過授油器（內(nèi)排屑）或鏜桿后端（外排屑）壓入工件孔內(nèi)，然后切削液與切屑一起流入集屑車后凈化，再流回切削液箱內(nèi)，最后經(jīng)過過濾網(wǎng)回到油池，以此循環(huán)使用。
4. 結(jié)語
通過該技術(shù)應(yīng)用，使重型深孔鉆鏜床動態(tài)特性好、抗振性強(qiáng)以及運動精度高，大大提高了工件的加工精度和加工效率，加工工件產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，延長使用刀具壽命，是一種較為想的綠色鉆（鏜）削工藝系統(tǒng)。
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