¿Cuál es la diferencia entre taladrar, expandir, escariar y mandrinar?

En comparación con el mecanizado de superficies de círculos exteriores, las condiciones para el mecanizado de agujeros son mucho peores y el mecanizado de agujeros es más difícil que el mecanizado de círculos exteriores. Esto es porque:
1) El tamaño de la herramienta utilizada para el mecanizado de orificios está limitado por el tamaño del orificio que se está mecanizando, lo que da como resultado una rigidez deficiente y una fácil deformación por flexión y vibración;
2) Cuando se utilizan herramientas de corte de tamaño fijo para procesar orificios, el tamaño 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 mecanizado del orificio;
3) Al mecanizar agujeros, el área de corte está dentro de la pieza de trabajo y las condiciones para la eliminación de virutas y la disipación de calor son malas, lo que dificulta el control de la precisión del mecanizado y la calidad de la superficie.
1, taladrado y escariado
1. Perforación
La perforación es el primer proceso de mecanización de agujeros en materiales sólidos, con un diámetro de perforación generalmente inferior a 80 mm. Hay dos formas de perforar: una es girar la broca; Otro tipo es la rotación de la pieza de trabajo. Los errores generados por los dos métodos de perforación anteriores no son los mismos. En el método de perforación de rotación de la broca, cuando el filo es asimétrico y la broca no es lo suficientemente rígida, la línea central del orificio procesado estará sesgada o no recta, pero la apertura permanecerá básicamente sin cambios; En el método de perforación de rotación de la pieza de trabajo, por el contrario, la desviación de la broca provocará un cambio en la apertura, mientras que la línea central del agujero permanece recta.
Las herramientas de perforación más utilizadas incluyen: broca Fried Dough Twists, broca central, broca para orificios profundos, etc., de las cuales la más utilizada es la broca Fried Dough Twists, cuya especificación de diámetro se muestra en la imagen.
Debido a limitaciones estructurales, la rigidez a la flexión y la rigidez a la torsión de la broca son bajas, junto con un centrado deficiente, lo que resulta en una baja precisión en el procesamiento de perforación, que generalmente solo alcanza IT13 a IT11; La rugosidad de la superficie también es relativamente alta, oscilando Ra generalmente entre 50 y 12,5 µM; Pero la tasa de eliminación de metal de la perforación es alta 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 roscados, orificios para aceite, etc. Para los orificios que requieren alta precisión de mecanizado y calidad de la superficie, se deben lograr mediante escariado, escariado, taladrado o rectificado. en mecanizados posteriores.
2. Agujeros en expansión
Expandir un agujero es el procesamiento adicional de un agujero que ya ha sido perforado, moldeado o forjado usando una broca expansible, para expandir la apertura y mejorar la calidad del mecanizado del agujero. La expansión de un orificio se puede utilizar como preprocesamiento antes del mecanizado de precisión o como procesamiento final de un orificio con requisitos bajos. El escariador es similar al taladro Fried Dough Twists, pero tiene más dientes y no tiene borde transversal.
En comparación con la perforación, el escariado tiene las siguientes características: (1) más dientes (3-8 dientes), mejor guía y corte más estable; (2) La broca escariadora no tiene borde horizontal y tiene buenas condiciones de corte; (3) El margen de mecanizado es pequeño, la ranura de la viruta se puede hacer menos profunda, el núcleo de perforación se puede hacer más grueso y el cuerpo de la herramienta tiene mejor resistencia y rigidez. La precisión del mecanizado de expansión de agujeros es generalmente del nivel IT11~IT10 y la rugosidad de la superficie Ra es de 12,5~6,3. Los agujeros de expansión se utilizan comúnmente para procesar agujeros con diámetros más pequeños que los de la imagen. Al perforar orificios con un diámetro mayor (D mayor o igual a 30 mm), es común perforar previamente con una broca pequeña (con un diámetro de 0,5-0.7 veces la apertura) y luego usar un escariador del tamaño correspondiente para agrandar el agujero. Esto puede mejorar la calidad del mecanizado y la eficiencia de producción del agujero.
Además de poder procesar orificios cilíndricos, se pueden utilizar varias brocas con formas especiales (también conocidas como fresadoras puntuales) para procesar varios orificios de asiento avellanados y caras extremas planas. El extremo frontal de la cortadora por puntos suele estar equipado con una columna guía, que es guiada por un orificio mecanizado.
2, agujeros de escariado
El escariado es uno de los métodos de mecanizado de precisión para agujeros, que se utiliza ampliamente en la producción. Para agujeros más pequeños, el escariado es un método de mecanizado más económico y práctico en comparación con el rectificado circular interno y el mandrinado de precisión.
1. Escariador
Los escariadores generalmente se dividen en dos tipos: escariadores manuales y escariadores mecánicos. El mango del escariador manual es recto, con una parte de trabajo más larga y un mejor efecto de guía. El escariador manual tiene dos estructuras: integral y de diámetro exterior ajustable. Hay dos tipos de escariadores de máquina: los que tienen mangos y los que tienen mangas. Los escariadores no sólo pueden procesar agujeros circulares, sino que también se pueden utilizar escariadores cónicos para procesar agujeros cónicos.
2. Proceso de escariado y su aplicación
El margen para el escariado tiene un impacto significativo en la calidad del escariado. Si el margen es demasiado grande, la carga sobre el escariador será alta y el filo se desafilará rápidamente, lo que dificultará obtener una superficie de mecanizado suave y garantizar tolerancias dimensionales; El margen es demasiado pequeño para eliminar las marcas de cuchillo dejadas por el proceso anterior, lo que naturalmente no tiene ningún efecto en la mejora de la calidad del procesamiento de agujeros. El margen general para bisagras rugosas se toma como 0.35-0.15 mm, y el margen para bisagras finas se toma como 01.5-0.05 mm.
Para evitar la formación de depósitos de viruta, el escariado se suele realizar a una velocidad de corte más baja (cuando se utilizan escariadores de acero de alta velocidad para procesar acero y hierro fundido, v<8m/min). The value of feed rate is related to the aperture being processed. The larger the aperture, the larger the feed rate value. When high-speed steel reamers process steel and cast iron, the feed rate is usually set to 0.3-1mm/r.
Al escariar, se debe utilizar un líquido de corte adecuado para enfriar, lubricar y limpiar para evitar la formación de depósitos de virutas y su eliminación oportuna. En comparación con el rectificado y el taladrado, el escariado tiene una mayor productividad y es más fácil garantizar la precisión del orificio; Sin embargo, el escariado no puede corregir el error posicional del eje del orificio, y el proceso anterior debe garantizar la precisión posicional del orificio. El escariado de agujeros no es adecuado para el mecanizado de agujeros escalonados y agujeros ciegos.
La precisión del tamaño del orificio de la bisagra es generalmente del nivel IT9-IT7 y la rugosidad de la superficie Ra es generalmente 3.2-0.8. Para orificios con requisitos de tamaño mediano y alta precisión (como orificios de precisión de nivel IT7), el proceso de perforación de bisagras expansivas es un esquema de mecanizado típico comúnmente utilizado en la producción.
3, agujeros aburridos
El mandrinado es un método de mecanizado que utiliza herramientas de corte para agrandar agujeros prefabricados. Los trabajos de mandrinado se pueden realizar tanto en una mandrinadora como en un torno.
1. Método aburrido
Hay tres métodos de procesamiento diferentes para perforar agujeros.
1) La rotación de la pieza de trabajo y el movimiento de avance de la herramienta al taladrar agujeros en un torno pertenecen principalmente a este tipo de método de taladrado. Las características del proceso son: el eje del orificio procesado 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 el error de forma geométrica axial del orificio depende principalmente de la precisión posicional 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 de coaxialidad en la superficie exterior.
2) La herramienta gira y la pieza de trabajo se mueve en avance. El husillo de la máquina perforadora impulsa la herramienta perforadora para que gire y la mesa de trabajo impulsa la pieza de trabajo para que se mueva en avance.
3) La herramienta gira y realiza un movimiento de avance utilizando este método de mandrinado. La longitud sobresaliente de la barra de mandrinar cambia y la fuerza de deformación de la barra de mandrinar también cambia. La abertura cerca de la caja del husillo es más grande, mientras que la abertura alejada de la caja del husillo es más pequeña, formando un orificio cónico. Además, a medida que aumenta la longitud sobresaliente de la barra perforadora, también aumenta la deformación por flexión del husillo causada por su propio peso, y el eje del orificio mecanizado producirá la flexión correspondiente. Este método de taladrado sólo es adecuado para mecanizar agujeros más cortos.
2. Perforación de diamantes
En comparación con el mandrinado general, las características del mandrinado con diamante son una pequeña cantidad de contracorte, una pequeña velocidad de avance, una alta velocidad de corte y puede lograr una alta precisión de mecanizado (IT{{0}}IT6) y una superficie muy suave (Ra es 0.4-0.05). La perforación con diamante se procesaba originalmente con cortadores de perforación de diamante, pero ahora generalmente se procesa con herramientas de corte de aleación dura, CBN y diamante artificial. Se utiliza principalmente para procesar piezas de metales no ferrosos, pero 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 con retroalimentación de {{0}}.2-0.6 mm y mandrinado final de 0.1 mm; La velocidad de avance es 0.01~0,14 mm/r; La velocidad de corte para procesar hierro fundido es 100-250m/min, para procesar acero es 150-300m/min y para procesar metales no ferrosos es 300-2000m/min.
Para garantizar que la perforación con diamante pueda lograr una alta precisión de mecanizado y calidad de superficie, la máquina herramienta (máquina perforadora de diamante) utilizada debe tener una alta precisión geométrica y rigidez. El soporte del husillo de la máquina herramienta suele utilizar rodamientos de bolas de contacto angular de precisión o rodamientos deslizantes hidrostáticos, 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 el banco de trabajo pueda realizar un movimiento de alimentación suave a baja velocidad.
El mandrinado con diamante tiene buena calidad de mecanizado y alta eficiencia de producción, y se usa ampliamente en el mecanizado final de orificios de precisión en la producción a gran escala, como orificios para cilindros de motores, orificios para pasadores de pistón y orificios para husillos en cajas de husillos de máquinas herramienta. Sin embargo, cabe señalar que cuando se utiliza perforación con diamante para procesar productos de metal negro, solo se pueden usar fresas de aleación dura y CBN, y no se pueden usar fresas de diamante debido a la afinidad entre los átomos de carbono en el grupo del diamante y el hierro. Los elementos son altos y la vida útil de la herramienta es baja.
3. Cortador aburrido
Las fresas mandrinadoras se pueden dividir en fresas mandrinadoras de un solo filo y fresas mandrinadoras de doble filo.
4. Características del proceso y ámbito de aplicación de la perforación de agujeros.
En comparación con el proceso de perforación con bisagras expansivas, el tamaño de la apertura del orificio de perforación no está limitado por el tamaño de la herramienta y el orificio de perforación tiene una gran capacidad de corrección de errores. Puede corregir el error de desviación del eje del orificio original mediante múltiples pasadas de herramienta y puede mantener una alta precisión posicional entre el orificio de perforación y la superficie de posicionamiento.
En comparación con el círculo exterior del torno, debido a la escasa rigidez y la gran deformación del sistema de barra de herramientas, las condiciones de disipación de calor y eliminación de virutas no son buenas y la deformación térmica de la pieza de trabajo y la herramienta es relativamente grande. La calidad del mecanizado y la eficiencia de producción del taladro no son tan altas como las del círculo exterior del torno.
Con base en el análisis anterior, se puede concluir que el mandrinado tiene un amplio rango de procesamiento y puede procesar orificios de varios tamaños y niveles de precisión. Para agujeros y sistemas de agujeros con aperturas más grandes y mayores requisitos de tamaño y precisión posicional, el taladrado es casi el único método de procesamiento. La precisión de mecanizado de los agujeros de perforación es de niveles IT9 a IT7, y la rugosidad de la superficie Ra es. El mandrinado se puede realizar en mandrinadoras, tornos, fresadoras y otras máquinas herramienta, con las ventajas de flexibilidad y flexibilidad, y se utiliza ampliamente en la producción. En la producción en masa, las matrices de mandrinado se utilizan a menudo para mejorar la eficiencia del mandrinado.
4, agujero de bruñido
1. Principio de bruñido y cabezal de bruñido
El bruñido es un método para pulir agujeros utilizando un cabezal de bruñido con una tira de pulido (piedra de aceite). Durante el bruñido, la pieza de trabajo permanece estacionaria y el cabezal de bruñido es impulsado por el husillo de la máquina herramienta para girar y realizar un movimiento lineal alternativo. En el procesamiento de bruñido, la tira abrasiva actúa sobre la superficie de la pieza de trabajo con cierta presión, cortando una capa extremadamente delgada de material de la superficie de la pieza de trabajo, y su trayectoria de corte es un patrón de malla cruzada. Para garantizar que la trayectoria de movimiento de las partículas abrasivas de la barra de arena no se repita, el número de revoluciones por minuto del movimiento de rotación del cabezal de bruñido debe ser primo con el número de golpes alternativos por minuto del cabezal de bruñido.
La imagen del ángulo transversal de la trayectoria de bruñido está relacionada con la imagen de velocidad alternativa y la imagen de velocidad circunferencial del cabezal de bruñido. El tamaño del ángulo de la imagen afecta la calidad del mecanizado y la eficiencia del bruñido. Generalmente, la imagen se toma en grados para bruñido aproximado y grados para bruñido fino. Para facilitar la descarga de partículas abrasivas rotas y virutas, reducir la temperatura de corte y mejorar la calidad del mecanizado, se debe utilizar suficiente líquido de corte durante el bruñido.
Para garantizar un mecanizado uniforme de las paredes del agujero, el recorrido de la barra de arena debe exceder una cierta distancia en ambos extremos del agujero. Para garantizar un margen de bruñido uniforme y reducir el impacto del error de rotación del husillo en la precisión del mecanizado, se utilizan principalmente conexiones flotantes entre el cabezal de bruñido y el husillo de la máquina herramienta.
Existen varias formas estructurales para el ajuste de expansión y contracción radial de la tira abrasiva del cabezal de bruñido, incluidas manual, neumática e hidráulica.
2. Las características del proceso y el ámbito de aplicación del bruñido.
1) El bruñido puede lograr una alta precisión dimensional y de forma, con una precisión de mecanizado que oscila entre IT7 y IT6. Los errores de redondez y cilindricidad del agujero se pueden controlar dentro de un cierto rango, pero el bruñido no puede mejorar la precisión posicional del agujero procesado.
2) El bruñido puede lograr una alta calidad de superficie, con una rugosidad superficial Ra como se muestra en la imagen. La profundidad de la capa de defecto metamórfico del metal superficial es extremadamente pequeña (como se muestra en la imagen).
3) En comparación con la velocidad de rectificado, aunque la velocidad circunferencial del cabezal de bruñido no es alta (VC=16-60m/min), debido a la gran área de contacto entre la tira de arena y la pieza de trabajo, la velocidad alternativa es relativamente alto (VA=8-20m/min), por lo que el bruñido aún tiene una mayor productividad.
El bruñido se utiliza ampliamente en la producción a gran escala para el mecanizado de orificios de precisión en los orificios de los cilindros del motor y diversos dispositivos hidráulicos. El rango de apertura es generalmente o mayor, y se pueden mecanizar agujeros profundos con una relación de longitud a diámetro superior a 10. Sin embargo, el bruñido no es adecuado para mecanizar agujeros en piezas de metales no ferrosos con alta plasticidad, ni para mecanizar agujeros con chaveteros, agujeros estriados, etc.
5, haciendo agujeros
1. Brochado y Brochado
La extracción de orificios es un método de mecanizado de precisión de alta productividad que se realiza utilizando una brocha especialmente diseñada en una máquina brochadora. Existen dos tipos de brochadoras: horizontales y verticales, siendo las brochadoras horizontales las más habituales.
Durante el brochado, la herramienta de corte sólo realiza un movimiento lineal de baja velocidad (movimiento principal). El número de dientes con los que debe trabajar la herramienta de corte al mismo tiempo generalmente no debe ser inferior a 3; de lo contrario, la herramienta de corte no funcionará con suavidad y puede producir ondulaciones circulares en la superficie de la pieza de trabajo. Para evitar una fuerza de corte excesiva que pueda provocar que la brocha se rompa, la cantidad de dientes de la herramienta de trabajo generalmente no debe exceder 6-8 durante el brochado.
Existen tres métodos de corte diferentes para el brochado, que se describen a continuación:
(1) La característica del brochado en capas es que la brocha corta secuencialmente el margen de mecanizado de la pieza de trabajo capa por capa. Para facilitar la rotura de las virutas, en los dientes de la fresa hay ranuras de separación de virutas entrelazadas. Una brocha diseñada según un método de corte en capas se denomina brocha normal.
(2) La característica del torneado de bloques es que cada capa de metal en la superficie mecanizada se corta mediante un conjunto de dientes (generalmente compuestos por 2-3 dientes en cada grupo) que son básicamente del mismo tamaño pero entrelazados entre sí. otro. Cada cuchilla solo elimina una porción de una capa de metal. Una brocha diseñada según el método de corte en bloque se denomina brocha de corte con rueda.
(3) El método de brochado integral combina las ventajas del brochado en capas y en bloques. La parte de corte rugoso adopta brochado en bloque, mientras que la parte de corte fino adopta brochado en capas. Esto no sólo puede acortar la longitud de la brocha, mejorar la productividad, sino también lograr una mejor calidad de la superficie. Una brocha diseñada según un método de corte integral se denomina brocha integral.
2. Características del proceso y ámbito de aplicación de la extracción de orificios.
1) Una brocha es una herramienta de múltiples filos que puede completar secuencialmente el mecanizado de desbaste, el mecanizado de precisión y el acabado de orificios en una sola carrera de corte, lo que resulta en una alta eficiencia de producción.
2) La precisión de la perforación depende principalmente de la precisión de la brocha. En condiciones normales, la precisión del extracción del orificio puede alcanzar IT9 ~ IT7, y la rugosidad de la superficie Ra puede alcanzar 6,3 ~ 1,6 μ M.
3) Al realizar agujeros, la pieza de trabajo se posiciona mediante el propio agujero procesado (la parte delantera de la herramienta de corte es el componente de posicionamiento de la pieza de trabajo), y es difícil garantizar la precisión de la posición mutua entre el agujero y otras superficies. al hacer agujeros; Para el mecanizado de piezas giratorias con requisitos de coaxialidad en las superficies interior y exterior, a menudo es necesario primero extraer orificios y luego utilizarlos como referencia de posicionamiento para mecanizar otras superficies.
4) Las brochas no solo pueden procesar agujeros circulares, sino también formar agujeros y agujeros estriados.
5) Las brochas son herramientas de corte de tamaño fijo, con formas complejas y precios elevados, que no son adecuadas para mecanizar agujeros grandes.
Los orificios de extracción se utilizan comúnmente en la producción en masa para procesar tamaños de apertura de Ф Agujeros pasantes en piezas pequeñas y medianas con un diámetro de 10-80 mm y una profundidad del orificio que no exceda 5 veces la apertura.