鉆鏜結(jié)合加工軸套深孔

濟(jì)鋼集團(tuán)重工機(jī)械有限公司（山東 濟(jì)南 250101) 黃一聲

1.工藝方案分析

我公司近期承制了一批小直徑深孔加工的軸套，工期緊，內(nèi)孔精度高。原工藝設(shè)計(jì)外徑使用車床車削;內(nèi)孔先使用臥式深孔鉆床鉆深孔，后使用鏜床精鏜內(nèi)孔至圖樣尺寸精度。

現(xiàn)將其典型工件進(jìn)行分析，如圖1所示，零件毛坯材料為45圓鋼調(diào)制坯，毛坯外圓直徑為60mm，長(zhǎng)510mm。原工藝過(guò)程如下:夾外徑找正，使用φ33mm加長(zhǎng)鉆頭在臥式深孔鉆床上鉆出φ33mm內(nèi)孔;將外圓按圖樣要求粗、精車至尺寸，齊平兩端面至全長(zhǎng)500mm;按外圓找正0.01mm以內(nèi)，精鏜內(nèi)孔尺寸至圖樣要求，保證全長(zhǎng)同軸度0.02mm以內(nèi)。

圖1

該零件的加工難度主要是在內(nèi)孔的切削，由于深孔刀具較細(xì)，強(qiáng)度和剛度比較差，加工效率低下，在深孔鉆孔過(guò)程中鉆頭過(guò)深時(shí)很容易折斷，往往難以取出來(lái)而使得工件整體廢品。深度越大，鉆頭折斷的概率越大;鉆頭無(wú)法使用切削液冷卻，刀具容易過(guò)熱，損耗較大，增加生產(chǎn)成本;鏜孔過(guò)深時(shí)刀桿體本身的剛度原因以及切削中由于刀桿體自重引起的切削刃相對(duì)于中心偏移產(chǎn)生的振顫，必然使工件內(nèi)孔超差，影響表面粗糙度。

工件本身重量小產(chǎn)值低，內(nèi)孔又需要分為鉆床和鏜床兩道工序，生產(chǎn)效率極低，成本相對(duì)很高。雖然這批訂單工期緊任務(wù)重，技術(shù)難點(diǎn)大，但是在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的情況下，考慮到企業(yè)的生存和效益，必須想方設(shè)法提高工藝技術(shù)水平，通過(guò)各種技術(shù)工藝手段完成加工，提高產(chǎn)品的技術(shù)附加值。不但要保證產(chǎn)品工期，更要保證產(chǎn)品質(zhì)量。技術(shù)人員充分考慮這兩種機(jī)加工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，通過(guò)鉆鏜結(jié)合的工藝方法，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

通常情況下，鉆孔與鏜孔比較，鉆孔效率高但精度低;鏜孔效率低但精度高，因此傳統(tǒng)工序要先粗鉆后精鏜。我們考慮在效率更高的鉆床工序上進(jìn)行工藝改進(jìn)，如能成功，則在加工工藝上也是一個(gè)突破和巨大進(jìn)步，今后類似加工難題可迎刃而解。可將鏜刀與鉆頭有機(jī)地結(jié)合在一起，鉆頭起到替代鏜桿的作用，一次性將鉆鏜工序完成，不但省去了機(jī)床之間的工序轉(zhuǎn)運(yùn)成本，也省去了二次裝夾找正的時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率;而且鉆頭和鏜刀一前一后能夠互相起到一定的定位支撐作用，也提高了產(chǎn)品加工精度。

2.工藝改進(jìn)的具體方案

技術(shù)人員通過(guò)多次試驗(yàn)，在加長(zhǎng)鉆頭外徑適當(dāng)位置鉆孔安裝鏜刀，利用鉆頭本身代替鏜桿支撐鏜刀，實(shí)現(xiàn)在臥式鉆床上一次性同步鉆鏜切削 (見(jiàn)圖2)，其優(yōu)點(diǎn)如下:

(1)鉆頭鉆深孔時(shí)后方的鏜刀同時(shí)進(jìn)行精加工切削，精加工孔徑大于鉆頭外徑，刀桿空腔形成切削液循環(huán)，鉆頭和工件之間形成間隙，冷卻刀具，延長(zhǎng)刀具壽命;改進(jìn)刀刃結(jié)構(gòu)，改善切屑形狀，利于排屑，避免了鉆頭過(guò)深時(shí)切削液無(wú)法進(jìn)入且切削過(guò)大排屑困難造成鉆頭折斷的風(fēng)險(xiǎn)。

(2)鏜刀切削時(shí)前方鉆頭在工件中自然形成中心孔定位以及支撐作用，刀桿的工作力臂縮短，不但可以防止鏜刀加工時(shí)跑偏，更避免了鏜刀懸臂過(guò)長(zhǎng)振顫形成刀紋影響加工精度。

(3)粗精加工同時(shí)進(jìn)行，一步加工到位，使用造價(jià)相對(duì)較低的鉆床替代了造價(jià)高的鏜床，節(jié)省了鉆床到鏜床工序之間的工件轉(zhuǎn)運(yùn)成本和轉(zhuǎn)運(yùn)工件二次裝夾找正的生產(chǎn)時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

通過(guò)切削試驗(yàn)，證明了改進(jìn)后的鉆鏜結(jié)合加工工藝方法完全能滿足小直徑深孔加工的需要，在提高工作效率的同時(shí)保證了工件內(nèi)孔的加工精度和表面粗糙度要求。

圖2 鉆鏜結(jié)合工藝原理圖

3.鉆鏜工具

(1)在鉆頭尾部上加工兩個(gè)長(zhǎng)孔 (見(jiàn)圖3)。該孔直接鉆通到鉆頭的前端螺旋槽部位，用于進(jìn)入切削液。鉆孔之前，首先把鉆頭本體尾部進(jìn)行改造，即把尾部錐柄車成螺紋，這個(gè)螺紋用于與后面的加長(zhǎng)鉆桿聯(lián)接在一起，加長(zhǎng)鉆桿安裝在車床后尾座上。鉆這兩個(gè)小孔時(shí)，小孔的位置應(yīng)偏離鉆頭中心線，分布在兩側(cè)，用合金鉆頭鉆出，創(chuàng)新的形狀如圖4所示。

圖3 鉆頭本體的尾部改造結(jié)構(gòu)和切削液進(jìn)入孔的位置

圖4 切削液進(jìn)入孔鉆通位置

(2)在鉆頭本體徑向部位加工一個(gè)方孔用于安裝鏜刀頭。該方孔按照所用的鏜刀外形尺寸確定，保證方孔徑向與軸向垂直 (見(jiàn)圖5、圖6)。

圖5 安裝鏜刀的方孔位置

圖6 鏜刀安裝后的狀態(tài)

安裝鏜刀后，即可實(shí)現(xiàn)鉆鏜一體化的功能，如圖7所示的加工狀態(tài)。

圖7 安裝鏜刀后的加工功能狀態(tài)

當(dāng)大鉆頭開(kāi)始鉆削時(shí)，切削液可以進(jìn)入鉆頭前端，后面的鏜刀也隨即開(kāi)始同步鏜削，并能受到良好的冷卻和潤(rùn)滑，有效地延長(zhǎng)了各刀刃的使用壽命。本方法投用以來(lái)加工了大批量日鋼、太鋼和濟(jì)鋼等連鑄輥?zhàn)觾?nèi)孔。

4.結(jié)語(yǔ)

工件的深孔加工，不宜采用高速切削，一般采用中、低速切削，綜合考慮到刀具冷卻是否充分，排屑是否流暢等多方面的因素。鉆鏜結(jié)合工藝方法完全可以適應(yīng)單件小批量生產(chǎn)中的工件小直徑深孔加工，既能提高工作效率，又能保證工件的加工精度及表面粗糙度，也不易發(fā)生引偏和振動(dòng)，方法簡(jiǎn)單實(shí)用，以較小的成本取得滿意的經(jīng)濟(jì)效益。新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用是降成本提工效的有力措施。鑒于該種鉆鏜結(jié)合方法的優(yōu)越性，我們已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外的冶金、礦山機(jī)械產(chǎn)品，取得經(jīng)驗(yàn)后在全公司范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，并在與同行業(yè)的技術(shù)交流中進(jìn)行了推廣，具有極好的社會(huì)效益。