¿Sabes cuáles son los métodos de mecanizado de agujeros?

Los métodos de procesamiento de orificios incluyen perforación, escariado, escariado, taladrado, trefilado, rectificado y acabado de orificios. La siguiente serie pequeña le presenta en detalle varias tecnologías de procesamiento de orificios y resuelve los problemas de procesamiento de orificios.

El orificio es una superficie importante en las piezas de caja, soporte, manguito, anillo y disco, y también es una superficie que se encuentra a menudo en el mecanizado. En el caso de los mismos requisitos de precisión de procesamiento y rugosidad de la superficie, es difícil procesar el agujero que la superficie redonda exterior, baja productividad y alto costo.

Esto se debe a que: 1) el tamaño de la herramienta utilizada en el procesamiento del orificio está limitado por el tamaño del orificio que se procesa y la rigidez es deficiente, lo que es fácil de producir deformación por flexión y vibración; 2) Al mecanizar el orificio con una herramienta de tamaño fijo, el tamaño del procesamiento del orificio a menudo depende directamente del tamaño correspondiente de la herramienta, y el error de fabricación y el desgaste de la herramienta afectarán directamente la precisión del procesamiento del orificio; 3) Al mecanizar agujeros, el área de corte está dentro de la pieza de trabajo, las condiciones de eliminación de viruta y disipación de calor son deficientes y la precisión del procesamiento y la calidad de la superficie no son fáciles de controlar.

Perforación

La perforación es el primer proceso de mecanización de orificios en materiales sólidos y el diámetro del orificio de perforación es generalmente inferior a 80 mm. Hay dos formas de perforar: una es la rotación de la broca; El otro es la rotación de la pieza de trabajo. El error generado por los dos métodos de perforación anteriores no es el mismo, en el método de perforación de rotación de la broca, debido a la asimetría del filo y la rigidez insuficiente de la broca y la desviación de la broca, la línea central del agujero estar sesgado o no recto, pero la apertura básicamente no cambia; Por el contrario, en el método de perforación con rotación de la pieza de trabajo, la desviación de la broca hará que la apertura cambie, pero la línea central del orificio sigue siendo recta.

Las cuchillas de perforación de uso común tienen: broca helicoidal, broca central, broca para orificios profundos, etc., de las cuales la más comúnmente utilizada es la broca helicoidal, su especificación de diámetro es φ0,1-80 mm.

Debido a limitaciones estructurales, la rigidez a la flexión y la rigidez torsional de la broca son bajas, junto con un centrado deficiente, la precisión de perforación es baja, generalmente solo IT13 ~ IT11; La rugosidad de la superficie también es grande, Ra generalmente es 50~12.5μmetro; Sin embargo, la tasa de eliminación de metal de la perforación es grande y la eficiencia de corte es alta. La perforación se utiliza principalmente para procesar orificios con requisitos de baja calidad, como orificios para pernos, orificios inferiores para roscas, orificios para aceite, etc. Para agujeros con alta precisión de mecanizado y requisitos de calidad de superficie, deben lograrse mediante escariado, escariado, taladrado o rectificado en el procesamiento posterior.

escariado

El escariado consiste en procesar aún más el orificio que ha sido perforado, fundido o forjado con una broca escariadora para ampliar la apertura y mejorar la calidad del procesamiento del orificio. El escariado se puede utilizar como preprocesamiento antes de terminar el agujero o como procesamiento final del agujero con requisitos bajos. El taladro escariador es similar al taladro helicoidal, pero tiene más dientes y no tiene borde transversal.

En comparación con la perforación, el escariado tiene las siguientes características:

(1) el número de dientes escariadores (3 ~ 8 dientes), buena guía, el corte es relativamente estable; (2) escariador sin borde transversal, las condiciones de corte son buenas;

(3) El margen de procesamiento es pequeño, el sumidero de virutas se puede hacer menos profundo, el núcleo de perforación se puede hacer más grueso y la resistencia y rigidez del cuerpo de la herramienta son mejores. La precisión del escariado es generalmente IT11~IT10 y la rugosidad de la superficie Ra es 12,5~6.3μM El escariado se utiliza a menudo para procesar agujeros con diámetros más pequeños. Al perforar un orificio de gran diámetro (D ≥30 mm), a menudo use una broca pequeña (diámetro de 0,5 a 0,7 veces la apertura) para perforar previamente y luego use el tamaño correspondiente del taladro escariador del orificio. lo que puede mejorar la calidad del procesamiento y la eficiencia de producción del agujero.

Además de procesar orificios cilíndricos, se pueden usar brocas escariadoras de varias formas especiales (también conocidas como avellanadores) para procesar varios orificios de asiento avellanados y avellanadores. La cara frontal del avellanador suele estar equipada con un poste guía, guiado por un orificio mecanizado.

El escariado es uno de los métodos de acabado de agujeros más utilizado en la producción. Para agujeros más pequeños, el escariado es un método de mecanizado más económico y práctico que el rectificado interno y el mandrinado fino.

1. Escariador

El escariador generalmente se divide en dos tipos: escariador manual y escariador mecánico. La parte del mango del escariador manual es recta, la parte de trabajo es más larga y la función de guía es mejor. El escariador manual tiene dos tipos de estructuras: integral y de diámetro exterior ajustable. La máquina escariadora tiene dos tipos de estructura con mango y manguito. El escariador no solo puede procesar agujeros redondos, sino que también puede procesar agujeros cónicos.

2. Proceso de escariado y su aplicación.

El margen de escariado tiene una gran influencia en la calidad del escariado: el margen es demasiado grande, la carga del escariador es grande, el filo pronto se desafila, no es fácil obtener una superficie de mecanizado suave y la tolerancia dimensional no es fácil de garantizar; El margen es demasiado pequeño para eliminar las marcas de cuchillo dejadas por el proceso anterior y, naturalmente, no contribuye a mejorar la calidad del procesamiento de los agujeros. Generalmente, el margen de la bisagra gruesa es de 0,35~0,15 mm y el de la bisagra fina es de 01,5~0,05 mm.

Para evitar que se formen nódulos de viruta, el escariado suele realizarse a una velocidad de corte más baja (v <8m/min para acero y fundición con escariadores HSS). El valor del avance está relacionado con la apertura a mecanizar, cuanto mayor es la apertura, mayor es el valor del avance, la velocidad de avance del escariador de acero de alta velocidad que procesa acero y hierro fundido suele ser de 0,3 a 1 mm/r.

El escariado debe enfriarse, lubricarse y limpiarse con el líquido de corte adecuado para evitar la acumulación de virutas y eliminarlas a tiempo. En comparación con el rectificado y el mandrinado, la productividad del escariado es mayor y la precisión del orificio se garantiza fácilmente. Sin embargo, el escariado no puede corregir el error de posición del eje del orificio y el proceso anterior debe garantizar la precisión de la posición del orificio. El escariado no es adecuado para mecanizar agujeros escalonados y agujeros ciegos.

La precisión dimensional del escariado es generalmente IT9 ~ IT7, y la rugosidad de la superficie Ra es generalmente 3,2 ~ 0.8μM Para orificios de tamaño mediano con requisitos de alta precisión (como los orificios de precisión IT7), el proceso perforador-escariador-escariador es un esquema de procesamiento típico comúnmente utilizado en la producción.

El mandrinado es un método de mecanizado en el que el agujero prefabricado se amplía con una herramienta de corte. El trabajo de mandrinado se puede realizar tanto en la mandrinadora como en el torno.

1. método aburrido

Existen tres métodos de mecanizado diferentes para mandrinar.

(1) La pieza de trabajo gira y la herramienta realiza un movimiento de avance.

A este método de mandrinado pertenece principalmente el taladrado en el torno. Las características del proceso son: la línea del eje del orificio después del procesamiento es consistente con el eje de rotación de la pieza de trabajo, la redondez del orificio depende principalmente de la precisión de rotación del husillo de la máquina herramienta y del error de geometría axial del orificio. Depende principalmente de la precisión de la posición de la dirección de avance de la herramienta con respecto al eje de rotación de la pieza de trabajo. Este método de taladrado es adecuado para mecanizar agujeros con requisitos coaxiales en la superficie del círculo exterior.

(2) La herramienta gira y la pieza de trabajo se alimenta.

El husillo de la máquina perforadora hace girar la herramienta perforadora y la mesa impulsa la pieza de trabajo para alimentarla.

(3) La herramienta gira y realiza un movimiento de avance.

Usando este tipo de método de mandrinado, se cambia la longitud sobresaliente de la barra de mandrinar, la fuerza de deformación de la barra de mandrinar también cambia, la abertura cerca del cabezal es grande y la abertura lejos del cabezal es pequeña, formando un cono. agujero. Además, con el aumento de la longitud del saliente de la barra perforadora, también aumenta la deformación por flexión del eje principal causada por su propio peso, y el eje del orificio mecanizado tendrá una flexión correspondiente. Este método de taladrado sólo es adecuado para mecanizar agujeros cortos.

2. Perforación de diamantes

En comparación con el mandrinado general, el mandrinado con diamante se caracteriza por una pequeña cantidad de contracorte, un avance pequeño, una alta velocidad de corte, puede obtener una alta precisión de procesamiento (IT7 ~ IT6) y una superficie muy lisa (Ra es 0,4 ~ 0.05μmetro). La perforación con diamante se procesaba originalmente con herramientas de perforación de diamante y ahora se procesa comúnmente con herramientas de carburo cementado, CBN y diamante artificial. Se utiliza principalmente para procesar piezas de metales no ferrosos, también se puede utilizar para procesar piezas de hierro fundido y acero.

Los parámetros de corte comúnmente utilizados para el mandrinado con diamante son: mandrinado previo de 0,2 ~ 0,6 mm y mandrinado final de 0,1 mm; La velocidad de avance es de 0,01~0,14 mm/r; La velocidad de corte es de 100~250m/min cuando se procesa hierro fundido, 150~300m/min cuando se procesa acero y 300~2000m/min cuando se procesan metales no ferrosos.

Para garantizar que la máquina perforadora de diamante pueda lograr una alta precisión de mecanizado y calidad de superficie, la máquina herramienta (máquina perforadora de diamante) debe tener una alta precisión geométrica y rigidez, el eje principal de la máquina herramienta soporta el rodamiento de bolas de contacto angular de precisión de uso común. o cojinete liso de presión estática, y las piezas giratorias de alta velocidad deben equilibrarse con precisión; Además, el movimiento del mecanismo de alimentación debe ser muy suave para garantizar que la mesa pueda realizar un movimiento de alimentación suave a baja velocidad.

La calidad de mecanizado del mandrinado con diamante es buena, la eficiencia de producción es alta y se usa ampliamente en el procesamiento final de orificios de precisión en una gran cantidad de producción en masa, como el orificio del cilindro del motor, el orificio del pasador del pistón y el eje principal. Agujero en la caja del husillo de la máquina herramienta. Sin embargo, cabe señalar que al mecanizar productos de metales ferrosos con mandrinado de diamante, sólo se puede utilizar la herramienta de mandrinado de carburo cementado y CBN, y no se puede utilizar la herramienta de mandrinado de diamante, porque los átomos de carbono del diamante tienen una gran afinidad con los elementos del grupo del hierro y la vida útil de la herramienta es baja.

3. herramienta aburrida

La herramienta de mandrinar se puede dividir en herramienta de mandrinar de un solo filo y herramienta de mandrinar de doble filo.

4. Características del proceso de mandrinado y rango de aplicación.

En comparación con el proceso de perforación, expansión y escariado, el tamaño del orificio no está limitado por el tamaño de la herramienta, y el mandrinado tiene una gran capacidad de corrección de errores, y el error de desviación del eje del orificio original se puede corregir mediante cortes múltiples, y el mandrinado Puede mantener una mayor precisión de posición con la superficie de posicionamiento.

En comparación con el círculo exterior de la perforación, debido a la escasa rigidez del sistema de barra de herramientas, la gran deformación, las malas condiciones de disipación de calor y eliminación de viruta, la deformación en caliente de la pieza de trabajo y la herramienta es relativamente grande, y la calidad del procesamiento y la producción. La eficiencia de la perforación no es tan alta como la del círculo exterior del automóvil.

En resumen, se puede ver que el rango de procesamiento del mandrinado es amplio y se pueden procesar orificios de diferentes tamaños y diferentes niveles de precisión. Para agujeros y sistemas de agujeros con gran apertura, altos requisitos de tamaño y precisión de posición, el taladrado es casi el único método de procesamiento. La precisión de mecanizado del mandrinado es IT9 ~ IT7. El mandrinado se puede realizar en mandrinadoras, tornos, fresadoras y otras máquinas herramienta, lo que tiene las ventajas de flexibilidad y flexibilidad, y se usa ampliamente en la producción. En la producción en masa, la matriz perforadora se utiliza a menudo para mejorar la eficiencia de la perforación.

1. Principio de bruñido y cabezal de bruñido.

El bruñido es el método para terminar el agujero utilizando un cabezal de bruñido con una varilla de amolar (piedra de afilar). Al bruñir, la pieza de trabajo se fija y el cabezal de bruñido gira mediante el husillo de la máquina herramienta y se mueve en línea recta alternativa. En el proceso de bruñido, la banda abrasiva actúa sobre la superficie de la pieza con una cierta presión y corta una capa extremadamente fina de material de la superficie de la pieza. Para que el movimiento de la partícula abrasiva no se repita, el número de revoluciones por minuto del movimiento de giro del cabezal de bruñido y el número de golpes alternativos por minuto del cabezal de bruñido deben ser primos.

El ángulo transversal de la pista de bruñido está relacionado con la velocidad alternativa y la velocidad circular del cabezal de bruñido, y el tamaño del ángulo afecta la calidad del procesamiento y la eficiencia del bruñido. Para facilitar la descarga de partículas abrasivas rotas y virutas, reducir la temperatura de corte y mejorar la calidad del procesamiento, se debe utilizar suficiente líquido de corte al bruñir.

Para que la pared del orificio mecanizado pueda mecanizarse uniformemente, el recorrido de la barra de arena en ambos extremos del orificio debe exceder una sección de paso elevado. Para garantizar un margen de bruñido uniforme y reducir la influencia del error de rotación del husillo en la precisión del mecanizado, se adopta principalmente la conexión flotante entre el cabezal de bruñido y el husillo de la máquina herramienta.

El ajuste de expansión radial de la varilla rectificadora del cabezal de bruñido tiene varias formas estructurales, como manual, neumática e hidráulica.

2. Características del proceso de bruñido y rango de aplicación.

(1) el bruñido puede obtener una mayor precisión dimensional y de forma, la precisión del procesamiento es IT7 ~ IT6, el error de redondez y cilindricidad del orificio se puede controlar dentro del rango, pero el bruñido no puede mejorar la precisión de la posición del orificio a mecanizar .

(2) El bruñido puede obtener una mayor calidad de superficie, la rugosidad de la superficie Ra es 0,2~0.25μm, la profundidad de la capa de defecto metamórfico del metal superficial es muy pequeña 2,5 ~25μM

(3) En comparación con la velocidad de rectificado, la velocidad circular del cabezal de bruñido no es alta (vc=16~60 m/min), pero debido a la gran área de contacto entre la barra de arena y la pieza de trabajo, la velocidad alternativa es relativamente alta. (va=8~20m/min), por lo que el bruñido aún tiene una alta productividad.

El bruñido se usa ampliamente en el mecanizado de orificios de cilindros de motores y orificios de precisión en varios dispositivos hidráulicos en una gran cantidad de producción en masa, y puede procesar orificios profundos con una relación longitud-diámetro superior a 10. Sin embargo, el bruñido no es adecuado para procesar agujeros en piezas de trabajo de metales no ferrosos con gran plasticidad, ni puede procesar agujeros con chaveteros, agujeros estriados, etc.

1. Brocha y brocha

El embutición es un método de acabado de alta productividad, que se realiza en una brochadora con una brocha especial. Brochadora dividida en dos tipos de brochadora horizontal y brochadora vertical, la brochadora horizontal es la más común.

El brochado sólo utiliza un movimiento lineal de baja velocidad (movimiento principal). El número de dientes de la brocha que se trabaja al mismo tiempo generalmente no debe ser inferior a 3; de lo contrario, la brocha no será estable y es fácil producir ondulaciones anulares en la superficie de la pieza de trabajo. Para evitar generar demasiada fuerza de brochado y provocar que la brocha se rompa, el número de dientes de la brocha trabajando al mismo tiempo no debe exceder de 6 a 8.

Hay tres métodos de brochado diferentes, que se describen a continuación:

(1) Brochado en capas

Este método de brochado se caracteriza porque la brocha corta el margen de mecanizado de la pieza de trabajo capa por capa en secuencia. Para facilitar la rotura de las virutas, los dientes de la fresa están rectificados con ranuras de virutas intercaladas. La brocha diseñada según el método de brochado en capas se denomina brocha ordinaria.

(2) brochado de bloques

La característica de este método de brochado es que cada capa de metal en la superficie mecanizada se corta mediante un conjunto de dientes de herramienta que son básicamente del mismo tamaño pero entrelazados entre sí (generalmente cada conjunto consta de 2-3 dientes de herramienta). Cada diente corta sólo una parte de una capa de metal. La brocha diseñada según el método de brocha en bloque se denomina brocha rotativa.

(3) Brochado integral

De esta manera se concentran las ventajas del brochado por capas y en bloque. El brochado en bloque se utiliza en la parte de corte rugoso y el brochado en capas en la parte de corte fino. De esta manera, se puede acortar la longitud de la brocha, aumentar la productividad y obtener una mejor calidad superficial. La brocha diseñada según el método de brocha integral se denomina brocha integral.

2. Características del proceso y rango de aplicación de los agujeros de trefilado.

(1) La brocha es una herramienta de múltiples filos que puede realizar el desbaste, el acabado y el acabado del orificio en una secuencia con una sola carrera de brochado y tiene una alta eficiencia de producción.

(2) La precisión del dibujo depende principalmente de la precisión de la brocha; en condiciones normales, la precisión del dibujo puede alcanzar IT9 ~ IT7 y la rugosidad de la superficie Ra puede alcanzar 6,3 ~ 1.6μM

(3) Al dibujar un orificio, la pieza de trabajo se posiciona mediante el orificio mecanizado en sí (la parte principal de la brocha es el elemento de posicionamiento de la pieza de trabajo), y el orificio de extracción no es fácil para garantizar la precisión de la posición mutua del orificio y otras superficies; Para el procesamiento de piezas giratorias cuyas superficies circulares internas y externas tienen requisitos coaxiales, a menudo es necesario primero extraer orificios y luego procesar otras superficies con orificios como referencia de posicionamiento.

(4) La brocha no solo puede procesar agujeros redondos, sino también agujeros formadores y agujeros estriados.

(5) la brocha es una herramienta de tamaño fijo, forma compleja, costosa y no adecuada para procesar agujeros grandes.

Los orificios de trefilado se utilizan comúnmente en una gran cantidad de producción en masa para procesar orificios en piezas pequeñas y medianas con un diámetro de 10 a 80 mm y una profundidad de orificio de no más de 5 veces la apertura.

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