摘要:高效的鏜床加工技術是研究者關注的重點問題。采用刀具和滾珠一體配合（hé）設計,同時利用輔助（zhù）液壓係統控製鏜刀伸縮設計的一體化刀具,加工時（shí）負載低（dī）緩平穩,平穩時間區域較長,大大縮短了加工流（liú）程,減小（xiǎo）了工件受力時（shí）產生的振動,提高（gāo）了（le）精加（jiā）工的（de）穩定性和可靠性,促進了產品（pǐn）質量。

      0 引言

     鏜削加工是機（jī）械加工過程中（zhōng）諸多加工方法的（de）一種,它的加工過程就是把工件裝夾在鏜床的工作台上或者固（gù）定在附近裝置上不動,讓（ràng）刀具主軸作旋轉運動,並且使工作台移動做進給運動,從而實現零（líng）件的鏜削加工。對鏜床加工技術的（de）研究,現在主要（yào）集中在電氣控製和機床性能（néng）改造兩個方麵,其中李金瑩（yíng）、陳輝通（tōng）過對連杆加工前狀況（kuàng）的分析和（hé）工序加工後要達到的各項精度進行分析,在保證加工效率和精度的同時,設計出（chū）臥式高速高（gāo）精度雙（shuāng）軸連杆鏜床,重點介紹了機床的總體結構  。

     華滿（mǎn）香、淩（líng）誌學利用三菱FX2N 係列PLC 對T68 鏜床的改造, 采用順序功（gōng）能流程圖的程序設計方法設計出梯形圖並進行（háng）現場調試,並使編程更趨於規範化（huà）、標（biāo）準化 。下企業實踐時,企業利用鏜削加工深孔缸筒類零（líng）件（jiàn）是精加工中的重（chóng）要工序,影響深孔（kǒng）加工質量的影響因素主要（yào）有機（jī）床精度、操作不當和刀輔具問題（tí）[3] 。針對（duì）刀輔具問題所引起的加工質量問題,企業采用鏜頭一體化刀具實現了深（shēn）孔的高效加工,大大提高了生產效率（lǜ）。

      1、一體化鏜床刀具

   
     企業引進的刮削滾（gǔn）光深孔鏜床,製造商為意大利塔基公司,設備型（xíng）號為FTSeries 450B500伊3000 CNC,主要技術參數:鏜床的中心（xīn）高為500 mm、床身回轉直徑為1 000 mm,最大鏜深3 000 mm,主軸的電機功率為75 kW,主軸移動速度範圍是10 ~1 000 r/ min,刀具旋轉速度是10 ~1 000 r/ min。冷卻單元的最大流量（liàng）為1 600 lt/ min,鏜頭的電機功率為100 kW。刮（guā）削滾光深孔鏜床刀具的主（zhǔ）要特點為:一次裝夾9 把刀具先刮後削（xuē）實現一次性鏜削作業,鏜頭體（tǐ）與主軸的結合（hé）麵加長以提高整體剛（gāng）性,鏜頭後端通過液壓控製刀具的伸張（zhāng）以實現刀具準確讓刀,鏜孔直徑的微調是通過鏜頭前端的調節螺栓來實現的,每把鏜刀前端的導向塊實現進刀（dāo）過程的導向。並且大流量切屑液衝洗錐孔,避免鐵屑影響（xiǎng）主軸的精度。

     鏜床一體化刀具關鍵部件的主要功能（néng）為螺紋聯軸（zhóu）器實現鏜杆和（hé）鏜頭的螺紋鏈接,保證鏜杆和鏜頭液壓通（tōng）孔準確對（duì）中;彈簧收縮套杆在鏜削結束使刀具收縮實現自動讓刀,當（dāng）刀具退出時,為避免刀具在工件已加工麵上拉出刀痕,設（shè）置液壓（yā）裝置通過實現收縮刀具可以實現有效讓刀;刮削刀具實（shí）現對切削螺紋的（de）依（yī）次刮削;滾珠實現切削麵的強力滾壓;調節內六方螺栓通過（guò）內部錐（zhuī）麵實現切削刀具（jù）的微量調節。鏜床一體化刀具鏜削缸筒時的加工（gōng）過程,如圖1 所示。

     由圖1 可看出,使用（yòng）一體化刀具進行鏜削時（shí）,鏜削的過程為“先削次刮後滾冶。當鏜杆實現進給運動時,鏜（táng）頭隨著（zhe）鏜杆在進給電機的帶（dài）動下沿導軌做直線水平運動,三角切削刀具首先進行比較厚的吃刀量,實現首次切削,扁平圓弧刮削刀具先後實現對鋸齒形的牙（yá）頂進行中度和微度兩（liǎng）次（cì）刮削,滾珠在鏜杆公轉和自身旋轉的受壓情況下實現缸壁內的表麵滾光,成型速（sù）度比較完好。

     
  
     圖1 一體化（huà）刀具的鏜削過程

     2、鏜削加工效率對比

     以前在加工深孔缸筒時,采用TKA2140400 X 3000 mm 進行鏜削,由於刀具采用分離式刀具,粗（cū）鏜與精鏜分離,精鏜時滾珠不會自動退（tuì）縮,依（yī）靠（kào）半環手動調整前後（hòu）位（wèi）置實現（xiàn）讓刀,鏜床的動作循環為間歇作業且僅有一把刀具,效率較（jiào）低。普通鏜床和（hé）刮削滾光深孔（kǒng）鏜床加工深孔缸筒類零件的完整工序如圖（tú）2 和（hé）圖3 所示。

       圖2 普（pǔ）通鏜床（chuáng）加工的（de）工作流（liú）程

     
  
       圖3 一體化刀具鏜床加工的工作流程（chéng）

     由圖2 和圖3 可知,相比較於普通鏜（táng）床,利用一體化（huà）刀具鏜孔時工序（xù）較少（shǎo）,依靠整體式刀具,鏜削（xuē）深孔時（shí）僅使用一（yī）道工序,通過（guò）液壓自動控製刀具伸張,縮短了更換刀具和半環的操作時間,自動化程度很高,大大提高了工作效率。

     經過統計和計算,在鏜削漬400伊2 000 mm 的缸（gāng）筒時,普（pǔ）通推鏜（táng）運行（háng）時,一（yī）般情況下轉速（sù）(S)為100 r/min,進給速度(F) 為（wéi）55 mm/ min,一體化刀具鏜削時,主軸轉速(S)為100 r/ min,鏜軸轉速（sù）(S)為80 r/min,進給速度(F)175 mm/ min。普通鏜床（chuáng）和一體化刀（dāo）具鏜（táng）削過程總時間對（duì）比結果,如表1 所列。

     從表1 可以看出（chū）,從（cóng）鏜削（xuē）加工計算總耗時可知（zhī）,一（yī）體化刀具鏜削加工效率是普通鏜床加工效率的（de）3倍左右。實際加工情況是（shì）,更換鏜頭時間和安裝（zhuāng）刀具時間（jiān）往往出現在批量生產加（jiā）工之（zhī）前,單件加工時不會重複操作,批量生產時間愈（yù）長,更換鏜頭時間和安裝刀具時間對加工效率的影響越小,實（shí）際的加工時間為技術加工時間和測量調整（zhěng）時間之（zhī）和,此（cǐ）時,一（yī）體化刀具鏜削實際加工加（jiā）工效率是普通鏜床加工效率（lǜ）的6倍左右。

     表1 鏜削過（guò）程時間對比表/ min

     3、鏜削加（jiā）工負載對比

     圖4 負載變化（huà）曲線圖

     
     由圖4 可知,由於刮削（xuē）鏜床主軸轉速和進給量比較大,和普通鏜削相比,加工工件的時間較短,同（tóng）時,采用一體化刀具使車（chē）床係統的負載較低（dī）,平穩時段主要（yào）集中在中間,約占整個加工時間的80%。

     4、鏜床主（zhǔ）要結構的數值模擬分析

     前（qián）利用計算機對刀具進行動態模擬的研究很少,數值模擬（nǐ）理論分析主要集中於鏜杆（gǎn）、軸承、中心（xīn）架和底座的流場與動（dòng）態特性研究。其中邵俊鵬通過（guò）計算流體力學有限體（tǐ）積的方法對重型臥式鏜床靜壓中（zhōng）心架流場進行數值仿真,得到（dào）了靜壓支（zhī）承的油腔壓力在（zài）整（zhěng）個油腔麵（miàn）積上是均勻分布的,並且油（yóu）腔的麵積占到總有效麵積的2/3 以上 。所以（yǐ）,支（zhī）承件和被支承件（jiàn）的局（jú）部壓力都（dōu）不會承受的較大,這有助於提高支承的耐用性。王洪玉對（duì）精（jīng）鏜床結構模型的動態特性（xìng）進行分析,通過模態分析得到模型的基頻呈現出非線性增大的變化趨勢,而且是隨著鏜杆軸套（tào）外圓直徑的增大出現的;鏜杆受力時,它的模態分（fèn）布是呈一定規律的[5] 。因此借鑒鏜床（chuáng）主要結（jié）構的數值分析結果（guǒ）,得（dé）到了鏜床主要構件的各種模態參數（shù）,為鏜削（xuē）加工時鏜床的結構穩定性以及一體化鏜削刀具優良的加工效率提供了理論依（yī）據。

      5、結語

     鏜床采用一體（tǐ）式刀具進行鏜削,刀具功能較多,結構複雜,結合操作係統參數化（huà）智能操作（zuò）,減少了退刀、換刀、測量時間,大（dà）大縮短了加工流程,同時鏜削時負載低（dī）緩平穩,減小了工件受力時產生的振動（dòng）,當（dāng）主軸轉速達到了175 ~ 250 r/ min 時,所加工孔的光潔度達到了Ra0. 8,圓度達到了0. 02 Um,提高了精加工的穩定（dìng）性和可靠性,促進了（le）產品質量。