Qual é a diferença entre furar, expandir, alargar e mandrilar?

Em comparação com a usinagem de superfície de círculos externos, as condições para usinagem de furos são muito piores e a usinagem de furos é mais difícil do que a usinagem de círculos externos. Isto é porque:
1) O tamanho da ferramenta usada para usinagem de furo é limitado pelo tamanho do furo que está sendo usinado, resultando em baixa rigidez e fácil deformação por flexão e vibração;
2) Ao usar ferramentas de corte de tamanho fixo para processar furos, o tamanho do furo geralmente depende diretamente do tamanho correspondente da ferramenta, e o erro de fabricação e o desgaste da ferramenta afetarão diretamente a precisão de usinagem do furo;
3) Ao usinar furos, a área de corte fica dentro da peça e as condições para remoção de cavacos e dissipação de calor são ruins, dificultando o controle da precisão da usinagem e da qualidade da superfície.
1, Perfuração e alargamento
1. Perfuração
A furação é o primeiro processo de usinagem de furos em materiais sólidos, com diâmetro de furação geralmente inferior a 80 mm. Existem duas maneiras de perfurar: uma é girar a broca; Outro tipo é a rotação da peça. Os erros gerados pelos dois métodos de perfuração acima não são iguais. No método de rotação da broca, quando a aresta de corte é assimétrica e a broca não é rígida o suficiente, a linha central do furo processado será distorcida ou não reta, mas a abertura permanecerá basicamente inalterada; No método de perfuração de rotação da peça, ao contrário, o desvio da broca causará uma alteração na abertura, enquanto a linha central do furo permanece reta.
As ferramentas de perfuração comumente usadas incluem: broca Fried Dough Twists, broca central, broca profunda, etc., das quais a mais comumente usada é a broca Fried Dough Twists, cuja especificação de diâmetro é a imagem.
Devido às limitações estruturais, a rigidez à flexão e a rigidez torcional da broca são baixas, juntamente com uma centralização deficiente, resultando em baixa precisão no processamento de perfuração, geralmente atingindo apenas IT13 a IT11; A rugosidade superficial também é relativamente alta, com Ra geralmente variando de 50 a 12,5 μM; Mas a taxa de remoção de metal da perfuração é alta e a eficiência de corte é alta. A perfuração é usada principalmente para processar furos com requisitos de baixa qualidade, como furos para parafusos, furos inferiores roscados, furos para óleo, etc. Para furos que exigem alta precisão de usinagem e qualidade de superfície, eles devem ser obtidos por meio de alargamento, alargamento, mandrilamento ou retificação na usinagem subseqüente.
2. Expansão de furos
A expansão de um furo é o processamento adicional de um furo que já foi perfurado, fundido ou forjado com uma broca expansível, a fim de expandir a abertura e melhorar a qualidade de usinagem do furo. A expansão de um furo pode ser usada como pré-processamento antes da usinagem de precisão ou como processamento final de um furo com baixos requisitos. O alargador é semelhante à broca Fried Dough Twists, mas tem mais dentes e nenhuma borda cruzada.
Comparado à furação, o alargamento possui as seguintes características: (1) mais dentes (3-8 dentes), melhor orientação e corte mais estável; (2) A broca escareadora não possui aresta horizontal e possui boas condições de corte; (3) A margem de usinagem é pequena, a ranhura do cavaco pode ser mais rasa, o núcleo da broca pode ser mais espesso e o corpo da ferramenta tem melhor resistência e rigidez. A precisão da usinagem de expansão do furo é geralmente do nível IT11 ~ IT1 0 e a rugosidade da superfície Ra é 12,5 ~ 6,3. Furos de expansão são comumente usados ​​para processar furos com diâmetros menores que os da imagem. Ao fazer furos com diâmetro maior (D maior ou igual a 30mm), é comum pré-perfurar com uma broca pequena (com diâmetro de 0,5-0,7 vezes a abertura), e depois usar um alargador de tamanho correspondente para ampliar o furo. Isso pode melhorar a qualidade da usinagem e a eficiência da produção do furo.
Além de serem capazes de processar furos cilíndricos, várias brocas de formato especial (também conhecidas como faceadores pontuais) podem ser usadas para processar vários furos de sede escareados e faces de extremidade plana. A extremidade frontal do facetador pontual geralmente é equipada com uma coluna guia, que é guiada por um furo usinado.
2, Furos de alargamento
O alargamento é um dos métodos de usinagem de precisão para furos, amplamente utilizado na produção. Para furos menores, o alargamento é um método de usinagem mais econômico e prático em comparação com a retificação de círculo interno e o mandrilamento de precisão.
1. Alargador
Os alargadores são geralmente divididos em dois tipos: alargadores manuais e alargadores mecânicos. O cabo do alargador manual é reto, com uma parte de trabalho mais longa e melhor efeito de orientação. O alargador manual possui duas estruturas: diâmetro externo integral e ajustável. Existem dois tipos de alargadores de máquina: os com alças e os com mangas. Os alargadores podem não apenas processar furos circulares, mas também alargadores cônicos podem ser usados ​​para processar furos cônicos.
2. Processo de alargamento e sua aplicação
A tolerância para alargamento tem um impacto significativo na qualidade do alargamento. Se a tolerância for muito grande, a carga no alargador será alta e a aresta de corte ficará cega rapidamente, dificultando a obtenção de uma superfície de usinagem lisa e garantindo tolerâncias dimensionais; A margem é muito pequena para remover as marcas de faca deixadas pelo processo anterior, o que naturalmente não afeta a melhoria da qualidade do processamento do furo. A tolerância geral para dobradiça áspera é considerada como 0,35-0,15 mm, e a tolerância para dobradiça fina é considerada como 01,5-0,05 mm.
Para evitar a formação de depósitos de cavacos, o alargamento geralmente é realizado em uma velocidade de corte mais baixa (ao usar alargadores de aço rápido para processar aço e ferro 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.
Ao alargar, deve-se usar fluido de corte apropriado para resfriamento, lubrificação e limpeza para evitar a formação de depósitos de cavacos e remoção oportuna de cavacos. Comparado com retificação e mandrilamento, o alargamento tem maior produtividade e é mais fácil de garantir a precisão do furo; No entanto, o alargamento não pode corrigir o erro de posicionamento do eixo do furo, e a precisão do posicionamento do furo deve ser garantida pelo processo anterior. O alargamento de furos não é adequado para processar furos escalonados e furos cegos.
A precisão do tamanho do furo da dobradiça geralmente é do nível IT9-IT7, e a rugosidade da superfície Ra é geralmente 3,2-0,8. Para furos com requisitos de tamanho médio e alta precisão (como furos de precisão de nível IT7), o processo de perfuração de dobradiça expansível é um esquema de usinagem típico comumente usado na produção.
3, furos
A mandrilamento é um método de usinagem que utiliza ferramentas de corte para ampliar furos pré-fabricados. O trabalho de mandrilamento pode ser executado tanto em uma mandriladora quanto em um torno.
1. Método chato
Existem três métodos de processamento diferentes para fazer furos.
1) A rotação da peça de trabalho e o movimento de avanço da ferramenta em furos em um torno pertencem principalmente a este tipo de método de mandrilamento. As características do processo são: o eixo do furo processado é consistente com o eixo de rotação da peça de trabalho, a circularidade do furo depende principalmente da precisão de rotação do fuso da máquina-ferramenta e o erro de forma geométrica axial do furo depende principalmente de a precisão posicional da direção de avanço da ferramenta em relação ao eixo de rotação da peça de trabalho. Este método de mandrilamento é adequado para usinar furos com requisitos de coaxialidade na superfície externa.
2) A ferramenta gira e a peça se move em avanço. O fuso da mandriladora aciona a rotação da ferramenta de mandrilamento e a mesa de trabalho aciona a peça de trabalho para se mover no avanço.
3) A ferramenta gira e executa movimento de avanço usando este método de mandrilamento. O comprimento saliente da barra de mandrilar muda e a deformação da força da barra de mandrilar também muda. A abertura próxima à caixa do fuso é maior, enquanto a abertura distante da caixa do fuso é menor, formando um furo cônico. Além disso, à medida que o comprimento saliente da barra de mandrilar aumenta, a deformação por flexão do fuso causada pelo seu próprio peso também aumenta, e o eixo do furo usinado produzirá a flexão correspondente. Este método de mandrilamento é adequado apenas para processar furos mais curtos.
2. Perfuração de diamante
Em comparação com o mandrilamento geral, as características do mandrilamento diamantado são pequena quantidade de corte posterior, pequena taxa de avanço, alta velocidade de corte e pode atingir alta precisão de usinagem (IT{{0}}IT6) e superfície muito lisa (Ra é 0.4-0.05). A perfuração de diamante foi originalmente processada com fresas de perfuração de diamante, mas agora é geralmente processada com liga dura, CBN e ferramentas de corte de diamante artificial. Usado principalmente para processar peças de metal não ferroso, também pode ser usado para processar peças de ferro fundido e aço.
Os parâmetros de corte comumente usados ​​para mandrilamento diamantado são: retroalimentação pré-mandrilamento de {{0}},2-0,6mm e mandrilamento final de 0,1mm; A taxa de alimentação é 0,01~0,14 mm/r; A velocidade de corte para processamento de ferro fundido é de 100-250m/min, para processamento de aço é de 150-300m/min e para processamento de metais não ferrosos é de 300-2000m/min.
A fim de garantir que o mandrilamento diamantado possa atingir alta precisão de usinagem e qualidade de superfície, a máquina-ferramenta (broqueadora diamantada) utilizada deve ter alta precisão geométrica e rigidez. O suporte do fuso da máquina-ferramenta geralmente usa rolamentos de esferas de contato angular de precisão ou rolamentos deslizantes hidrostáticos, e as peças rotativas de alta velocidade devem ser balanceadas com precisão; Além disso, o movimento do mecanismo de alimentação deve ser muito suave para garantir que a bancada possa realizar um movimento de alimentação suave em baixa velocidade.
A mandrilamento diamantado tem boa qualidade de usinagem e alta eficiência de produção, e é amplamente utilizada na usinagem final de furos de precisão na produção em larga escala, como furos de cilindro de motor, furos de pino de pistão e furos de fuso em caixas de fuso de máquinas-ferramenta. No entanto, deve-se notar que ao usar mandrilamento de diamante para processar produtos de metal preto, apenas fresas de mandrilamento feitas de liga dura e CBN podem ser usadas, e fresas de mandrilamento feitas de diamante não podem ser usadas porque a afinidade entre os átomos de carbono no diamante e no grupo de ferro elementos é alto e a vida útil da ferramenta é baixa.
3. Cortador chato
As fresas para mandrilamento podem ser divididas em fresas para mandrilamento de aresta única e fresas para mandrilamento de aresta dupla.
4. Características do processo e escopo de aplicação de furos
Comparado com o processo de dobradiça de expansão de perfuração, o tamanho da abertura do furo não é limitado pelo tamanho da ferramenta e o furo tem forte capacidade de correção de erros. Ele pode corrigir o erro de desvio do eixo do furo original através de múltiplas passagens da ferramenta e pode manter alta precisão de posicionamento entre o furo de mandrilamento e a superfície de posicionamento.
Comparado com o círculo externo do torno, devido à baixa rigidez e grande deformação do sistema da barra de ferramentas, as condições de dissipação de calor e remoção de cavacos não são boas, e a deformação térmica da peça e da ferramenta é relativamente grande. A qualidade de usinagem e a eficiência de produção do furo não são tão altas quanto as do círculo externo do torno.
Com base na análise acima, pode-se concluir que o mandrilamento possui uma ampla faixa de processamento e pode processar furos de diversos tamanhos e níveis de precisão. Para furos e sistemas de furos com aberturas maiores e requisitos mais elevados de tamanho e precisão posicional, o mandrilamento é quase o único método de processamento. A precisão de usinagem de furos é dos níveis IT9 a IT7, e a rugosidade da superfície Ra é. A mandrilamento pode ser realizada em mandriladoras, tornos, fresadoras e outras máquinas-ferramentas, com as vantagens de flexibilidade e flexibilidade, e é amplamente utilizada na produção. Na produção em massa, matrizes de mandrilamento são frequentemente usadas para melhorar a eficiência do mandrilamento.
4, furo de afiação
1. Princípio de afiação e cabeça de afiação
O brunimento é um método de polimento de furos usando uma cabeça de brunimento com uma tira de desbaste (pedra de óleo). Durante o brunimento, a peça permanece estacionária e a cabeça de brunimento é acionada pelo fuso da máquina-ferramenta para girar e realizar movimento linear alternativo. No processamento de brunimento, a tira de retificação atua na superfície da peça com uma certa pressão, cortando uma camada extremamente fina de material da superfície da peça, e sua trajetória de corte é um padrão de malha cruzada. Para garantir que a trajetória do movimento das partículas abrasivas da barra de areia não se repita, o número de rotações por minuto do movimento rotacional da cabeça de brunimento deve ser primo ao número de golpes alternativos por minuto da cabeça de brunimento.
A imagem do ângulo cruzado da trajetória de brunimento está relacionada à imagem da velocidade alternativa e à imagem da velocidade circunferencial da cabeça de brunimento. O tamanho do ângulo da imagem afeta a qualidade da usinagem e a eficiência do brunimento. Geralmente, a imagem é tomada como grau para brunimento bruto e grau para brunimento fino. Para facilitar a descarga de partículas abrasivas quebradas e cavacos, reduzir a temperatura de corte e melhorar a qualidade da usinagem, deve-se usar fluido de corte suficiente durante o brunimento.
Para garantir uma usinagem uniforme das paredes do furo, o percurso da barra de areia deve exceder uma certa distância em ambas as extremidades do furo. Para garantir uma margem de brunimento uniforme e reduzir o impacto do erro de rotação do fuso na precisão da usinagem, as conexões flutuantes são usadas principalmente entre a cabeça de brunimento e o fuso da máquina-ferramenta.
Existem várias formas estruturais para o ajuste de expansão e contração radial da tira de retificação da cabeça de brunimento, incluindo manual, pneumático e hidráulico.
2. As características do processo e escopo de aplicação do brunimento
1) O brunimento pode atingir alta precisão dimensional e de forma, com precisão de usinagem variando de IT7 a IT6. Os erros de circularidade e cilindricidade do furo podem ser controlados dentro de uma certa faixa, mas o brunimento não pode melhorar a precisão posicional do furo processado.
2) O brunimento pode atingir alta qualidade de superfície, com rugosidade superficial Ra conforme mostrado na imagem. A profundidade da camada de defeito metamórfico do metal superficial é extremamente pequena (como mostrado na imagem).
3) Comparado com a velocidade de retificação, embora a velocidade circunferencial da cabeça de brunimento não seja alta (VC=16-60m/min), devido à grande área de contato entre a tira de areia e a peça de trabalho, a velocidade alternativa é relativamente alto (VA=8-20m/min), então o brunimento ainda tem maior produtividade.
O brunimento é amplamente utilizado na produção em larga escala para a usinagem de furos de precisão em furos de cilindros de motores e vários dispositivos hidráulicos. A faixa de abertura é geralmente ou maior, e furos profundos com relação comprimento/diâmetro superior a 10 podem ser usinados. No entanto, o brunimento não é adequado para usinar furos em peças de metal não ferroso com alta plasticidade, nem para usinar furos com rasgos de chaveta, furos estriados, etc.
5, Puxando buracos
1. Brochamento e Brochamento
A extração de furos é um método de usinagem de precisão de alta produtividade que é executado usando uma brocha especialmente projetada em uma brochadeira. Existem dois tipos de brochadoras: horizontais e verticais, sendo as brochadoras horizontais as mais comuns.
Durante o brochamento, a ferramenta de corte executa apenas movimento linear de baixa velocidade (movimento principal). O número de dentes nos quais a ferramenta de corte deve trabalhar ao mesmo tempo geralmente não deve ser inferior a 3, caso contrário a ferramenta de corte não funcionará suavemente e poderá produzir ondulações circulares na superfície da peça de trabalho. Para evitar força de corte excessiva que pode causar a quebra da brocha, o número de dentes na ferramenta de trabalho geralmente não deve exceder 6-8 durante a brochagem.
Existem três métodos de corte diferentes para brochamento, que são descritos a seguir:
(1) A característica do brochamento em camadas é que o brochamento corta sequencialmente a margem de usinagem da peça, camada por camada. Para facilitar a quebra de cavacos, existem ranhuras de separação de cavacos interligadas nos dentes da fresa. Uma brocha projetada de acordo com um método de corte em camadas é chamada de brocha regular.
(2) A característica do torneamento de blocos é que cada camada de metal na superfície usinada é cortada por um conjunto de dentes (geralmente composto de 2-3 dentes em cada grupo) que são basicamente do mesmo tamanho, mas interligados uns com os outros. outro. Cada lâmina remove apenas uma parte de uma camada de metal. Uma brocha projetada de acordo com o método de corte de bloco é chamada de brocha de corte de roda.
(3) O método de brochamento abrangente combina as vantagens do brochamento em camadas e em bloco. A parte de corte bruto adota brochamento em bloco, enquanto a parte de corte fino adota brochamento em camadas. Isto pode não apenas reduzir o comprimento da brocha, melhorar a produtividade, mas também alcançar melhor qualidade superficial. Uma brocha projetada de acordo com um método de corte abrangente é chamada de brocha abrangente.
2. Características do processo e escopo de aplicação de extração de furos
1) Um broche é uma ferramenta de múltiplas arestas que pode completar sequencialmente a usinagem de desbaste, usinagem de precisão e acabamento de furos em um único golpe de corte, resultando em alta eficiência de produção.
2) A precisão da extração do furo depende principalmente da precisão do broche. Em condições normais, a precisão da extração do furo pode atingir IT9 ~ IT7, e a rugosidade da superfície Ra pode atingir 6,3 ~ 1,6 μM.
3) Ao fazer furos, a peça de trabalho é posicionada pelo próprio furo processado (a parte principal da ferramenta de corte é o componente de posicionamento da peça de trabalho) e é difícil garantir a precisão da posição mútua entre o furo e outras superfícies ao fazer furos; Para a usinagem de peças rotativas com requisitos de coaxialidade nas superfícies interna e externa, muitas vezes é necessário primeiro fazer furos e depois usar os furos como referência de posicionamento para usinar outras superfícies.
4) Os broches podem não apenas processar furos circulares, mas também formar furos e furos estriados.
5) Os broches são ferramentas de corte de tamanho fixo, com formatos complexos e preços caros, que não são adequados para usinar furos grandes.
Furos de extração são comumente usados ​​na produção em massa para processar tamanhos de abertura de Ф Furos passantes em peças pequenas e médias com um diâmetro de 10-80mm e uma profundidade de furo não superior a 5 vezes a abertura.