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      高精度垂直鉆孔

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      提高鉆孔精度的方法

      一、劃線的精度  

      由于鉆孔時的位置精度基本上取決于劃線的精確度和鉆頭相對于孔中心定位的精確度,所以在鉆孔前,首先要熟悉圖紙的工藝要求,確定加工工序,計算出各部分工藝尺寸,加工好基準面。由于劃線的線條有一定的寬度,劃線的誤差一般在0.2mm左右,孔徑越大誤差越大。所以要提高劃線精度,應該挑選刀口比較鋒利的高度游標尺,以確保在工件的加工表面劃出的孔中心線的溝痕較深、較細。劃線前應對高度游標尺進行校準,按照孔的位置尺寸要求,用高度游標尺劃出孔的十字中心線,線條一定要清晰、準確,并且要一次完成,不能重復劃線,二次劃線必定會增加線條的寬度,從而不能保證孔中心的準確定位,劃完線后應用游標卡尺或鋼板尺檢驗。為了降低檢測孔中心與標準位置的尺寸偏差,檢驗合格后還應以孔中心線為對稱中心,用高度游標尺劃出各尺寸孔的檢驗圓或檢驗方框,作為鉆孔時的檢驗線,一般可劃2到3個大小不一的檢驗方格或檢驗圓,大的檢驗方格應略大于孔徑,小的檢驗方格應小于孔徑,略大于所用鉆頭的橫刃。由于用劃規劃檢驗圓中心比較難定位,一般在工作中常采用劃檢驗方框的方法,并在鉆削過程中用目測檢驗的同時,利用卡尺測量孔和基準面的方法,保證其位置精度。為了減少擴孔糾偏底孔的位置的次數,縮短操作加工時間,所以,劃完線打完樣沖眼后要仔細檢查其位置精度,并及時糾正產生的偏差。

      二、工件的裝夾  

      裝夾工件之前首先要清理鉆床臺面、夾具表面、工件基準面。由于在日常工作中常發生工具或工件掉落砸在工作臺面的現象,造成臺面的平面度的誤差,所以在裝夾前應用油石研磨臺面。工件要求裝夾牢固,并用0級精度的角尺或者0.02mm的水平儀測量垂直度和水平度,用薄墊片來調整,如果使用平口鉗裝夾工件應選用高精度平口鉗,由于在鉆孔過程中必須使用游標卡尺等測量工具測量其位置精度,為了方便測量,將工件裝夾在平口鉗上時應高出鉗口一定尺寸。由于鉆床精度和鉆頭的彈性變形問題,鉆頭在裝夾時一定要盡量的短,以便提高鉆頭的剛性和強度,從而保證其位置精度和尺寸精度的準確性。        

      三、定位孔的校準      

      劃好線后應先打樣沖眼,這是保證鉆孔位置精度的重要環節。樣沖一定要 磨的尖而圓,將樣沖垂直先輕輕打一小點,然后從十字中心線各角度仔細觀察,點是否打在十字交叉點上,確定無誤后再用力打正打大,以便鉆頭準確定心,定心準了,才能保證鉆孔位置精度,否則會增加擴孔糾正的難度和次數。       

      在工作中還經常用到一種不用打樣沖眼的操作方法:在工件上劃好線和檢驗方格并檢驗合格后,直接在鉆床上裝夾找正,用一只M4—M6的絲錐裝夾在鉆夾頭上,開動鉆床,仔細觀察絲錐尖和鉆夾頭的同軸度,如果擺動較大再重新裝夾找正,將絲錐尖對準要鉆孔的十字中心線,開動鉆床,先輕輕下壓,會出現一個標準的小圓錐坑,檢驗圓錐坑和檢驗方格四條邊的距離是否相等,如果有偏差,糾正后重復前面的工作,并稍用力使錐坑擴大,直至在公差范圍內。      

      然后換上小鉆頭或中心鉆鉆一小孔,鉆頭直徑太小,強度弱,加工過程中易折斷;鉆擴糾偏時,鉆頭彎曲、偏斜,導致向欲糾偏的相反方向加工,加大了原有的孔的位置誤差。因為中心鉆既能很好定位又能保證足夠的剛度和強度,所以在鉆底孔時選用中心鉆為宜。      

      底孔鉆削測量合格后用中心鉆鉆一60o的錐孔,并再次用檢驗方格或檢驗圓檢驗孔的位置精度,隨后用較大一些的鉆頭鉆擴底孔,擴孔過程中如果前面的工序有偏差這時候就要進行糾正,如果偏移量較小,可在擴孔的同時將工件向偏移的反方向加一作用力來糾正。如果偏移量較大應在反方向打樣沖眼或用鏨子鏨槽,減小切削阻力,使鉆頭產生偏移,達到糾正的目的。糾正后的孔留0.5mm—1mm的余量。     

      四、鉆頭的刃磨      

      標準麻花鉆為了保證其剛性、強度以及導向性能,在制造過程中僅制造出微小的導向錐度和零度的副后角。副后角和孔壁的摩擦嚴重,影響了孔的尺寸精度和粗糙度。用標準麻花鉆在普通的鉆床上鉆孔,鉆孔精度一般在IT10—IT11,表面粗糙度在Ra25—100μm,所以標準麻花鉆不具備精加工的優點,屬于粗加工刀具。如果要獲得較高的表面粗糙度,又有較高的孔徑精度,就要對標準麻花鉆的幾何參數進行刃磨 。鉆頭與鉸刀比較,有相似的地方,如有兩條主切削刃和副切削刃,副切削刃呈螺旋形,并有刃帶和倒棱,可以增加切削的平穩性。只要將鉆頭的切削角度及表面粗糙度,參照鉸刃的要求加以改進和提高。以便減少棱邊與孔壁的摩擦,避免切屑對孔壁的擦傷;避免鉆削過程中的定心不穩和振動;避免產生切削瘤;減少切削變形和殘留面積?;旧暇途邆淞祟愃沏q刃的條件,所以能擴鉆精度較高的孔,可以從以下幾個方面對鉆頭進行刃磨:      

      1主切削刃的第一頂角不變,磨出第二頂角和切削刃,新的切削刃長度在3—4mm,第二頂角根據工件的材質不同一般在50o—75o左右,后角不宜過大一般在6o—8o左右,以免產生振動,影響孔的精度。兩邊切削刃的角度必須對稱,這樣就可以形成粗、精加工的聯合切削刃,減少切削厚度和切削變形,提高修光能力,改善散熱條件,有利于提高孔的表面粗糙度。將新切削刃和棱邊的連接處用細油石磨出R0.2—0.5mm的圓弧過渡刃,可以增加切削刃的強度,減少殘留面積的高度。      

      2鉆頭前端棱邊寬度磨窄,根據鉆頭的直徑大小一般留0.1—0.3左右,長度為4mm—5mm左右,以增加棱邊的副后角,減少棱邊與孔壁的摩擦。  

      3把棱邊磨成和螺旋銑刀一樣的棱刃。副后角的值隨鉆頭直徑的大小而改變,直徑越大棱邊越高,磨出的副后角就越大,反之就越小,一般4o___8o為宜。主后面與刃磨出的副后面相交處用細油石磨成圓弧過渡。各切削刃的前后刀面用細油石研磨,使其粗糙度達Ra0.4,保證鉆孔時得到較高的孔壁光潔度。  

      4磨出負刃傾角,一般刃傾角在-10°~-15°,使切屑流向待加工表面以避免擦傷孔壁,有利于提高孔的表面粗糙度。  

      5最大鉆削直徑的棱刃要控制在孔徑公稱范圍之內。

      五、合理的切削用量  鉆孔的切削用量,主要是指切削速度和進給速度。合理的切削用量直接影響生產效率、加工精度、表面粗糙度和鉆頭壽命等。  

      影響孔表面粗糙度的主要因素是進給速度,切削速度則是影響鉆頭壽命的主要因素。因此,合理的切削用量,應綜合考慮工件材料的硬度、強度、孔徑大小、孔的深度、表面粗糙度等多方面的因素。  

      材料硬度高,強度大,孔徑比較大時,切削速度不宜過高;材料硬度低,強度小時,切削速度可以相應的提高一些。     

      碳素工具鋼、鑄鋼、合金工具鋼鉆孔的切削用量,應比普通碳鋼的切削用量減少1/5—1/3左右;鉆不銹鋼的切削用量應減少1/2左右;鉆鑄鐵件的進給量應增加1/5而切削速度應減少1/5左右。      

      鉆削過程中,有些材料會產生硬化層,如不銹鋼等,進給量應大一些,以減少鉆頭磨損。  

      孔的精度越高,切削用量相應的可選擇小一些,鉆小孔時,應用手動進刀。

      六、選用合適的切削液     

      由于鉆孔過程中鉆頭與工件接觸摩擦產生切削熱及切削變形,嚴重影 響了鉆頭的切削能力,甚至造成鉆頭退火報廢,使鉆孔無法繼續,降低了生產效率。鉆孔過程中,應根據加工材料的不同性質和加工精度的不同要求,選用合理的切削液,增強潤滑作用,避免冷作硬化并達到較好的粗糙度,將顯著提高鉆頭的切削力和使用壽命,也提高了鉆孔的加工精度和工作效率。      

      一般的鉆孔屬于粗加工工序,冷卻是使用切削液的主要目的。所以,當加工一般的孔時,常使用3%—5%的乳化油水溶液。  

      在硬度和強度較高的材料上鉆孔時,可在切削液中增加二硫化鉬等成分,以減少摩擦和切削負荷。  

      在塑性及韌性較高的材料上鉆孔,可在切削液中加入適量的礦物油,增加潤滑能力,以避免切屑瘤的產生。  

      鉆精度較高的孔時,為了提高精度得到比較好的表面粗糙度,應選擇機油、硫化切削液。

      七、其它注意事項  

      鉆孔時應選擇精度比較高的鉆床,如果鉆床的主軸的徑向擺差較大,可用浮動鉆夾頭裝夾鉆頭。  

      盡量使用新的或者精度等級接近要求的鉆頭。鉆頭盡量的短一些以增加其剛性。  預鉆孔時應使用切削液,以防止產生較多的冷作硬化層,否則會增加切削負荷磨損鉆頭。    

      結束語:   

      通過工作中的實踐證明,只要能夠合理的運用這些加工措施,保證劃線的精度,定位精度,麻花鉆幾何尺寸的刃磨精度,選擇合適的切削用量和切削液,獲得較高的孔加工質量是不難達到的,其效果接近鉸孔,精度能達到0.02~0.04mm粗糙度Ra1.6~Ra3.2μm而且操作簡便,容易掌握。

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