提高組合鉆床深孔加工質(zhì)量的幾點(diǎn)措施

宋亞林

0 引言

組合鉆床的深孔加工，是對(duì)長(zhǎng)徑比不小于5～10的孔[1]進(jìn)行加工。

某公司需要利用組合鉆床的動(dòng)力頭來加工汽車發(fā)動(dòng)機(jī)箱體上的孔系零件，孔系零件位于箱體的某一側(cè)面，被加工零件的材料為HT200，小孔的個(gè)數(shù)為5，小孔的直徑為Φ5±0.45 mm，每孔深度50 mm左右。每小時(shí)須加工55件。被加工孔通常是作為軸承的潤(rùn)滑油孔，其精度要求是孔徑尺寸精度達(dá)到IT8～I(xiàn)T10；孔的偏斜度≤0.8～1/50（加工孔深）；加工孔表面粗糙度：Ra1.6～Ra3.2，小孔位置如圖1所示，K1至K5為小孔中心。

圖1 帶輪結(jié)構(gòu)示意圖

該公司在設(shè)備使用了一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，深孔加工的工序尺寸無法滿足公差要求，設(shè)備打刀現(xiàn)象頻繁，而且還經(jīng)常出現(xiàn)其他故障現(xiàn)象，影響了正常生產(chǎn)。因而決定采取措施提高深孔加工的質(zhì)量。

1 影響深孔加工質(zhì)量的問題分析

1.1 刀具及加工系統(tǒng)的選擇

由于該公司主要加工Φ5 mm左右的深孔，單面多孔[3]，孔徑小，要保證孔的精度，單刃外排屑的槍鉆深孔加工系統(tǒng)適合加工這類小直徑深孔。

1.2 槍鉆深孔加工中存在的問題分析

經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪分析認(rèn)為，該公司的組合鉆床深孔加工系統(tǒng)存在以下主要問題：傳動(dòng)不合理，支撐不穩(wěn)定等。

原傳動(dòng)方案是通過V形帶傳動(dòng)，一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)帶輪，利用鍥形帶轉(zhuǎn)動(dòng)方式同時(shí)帶動(dòng)5個(gè)鉆軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于帶的包角嚴(yán)重小于120°的要求值，打滑現(xiàn)象嚴(yán)重，鉆床主軸的動(dòng)力不足。這種帶傳動(dòng)方式存在嚴(yán)重缺陷。

原組合鉆床主軸的徑向跳動(dòng)過大。分析認(rèn)為其原因應(yīng)為原組合鉆床的精度不夠或是設(shè)備老化引起誤差增大。

槍鉆系統(tǒng)的深孔加工是處于封閉或半封閉的狀態(tài)下，故不能直接觀察到槍鉆系統(tǒng)刀具的切削情況。只能憑操作人員的經(jīng)驗(yàn)來判斷。

該槍鉆工藝系統(tǒng)的剛性差。因受孔徑尺寸限制，孔的長(zhǎng)徑比較大，鉆桿細(xì)而長(zhǎng)，剛性差，易產(chǎn)生震動(dòng)。此外，由于孔深，切屑經(jīng)過的路線長(zhǎng)，存在切屑不易排出的問題。

2 提高組合鉆床深孔加工質(zhì)量的措施

2.1 設(shè)備改造

針對(duì)原來的傳動(dòng)方案不合理問題，新的傳動(dòng)方案中采用了3臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)5個(gè)鉆軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖1所示，Z1至Z3為電機(jī)帶輪。新方案提高了帶輪的包角，并將原鍥形帶傳動(dòng)換成齒形同步帶傳動(dòng)，盡量進(jìn)行功率損失的彌補(bǔ)，可以提高傳動(dòng)效率。又因?yàn)樗@的孔徑為Φ5 mm左右小孔，需要較高的轉(zhuǎn)速，故而采用大帶輪帶動(dòng)小帶輪旋轉(zhuǎn)，以此加快鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)。引入數(shù)控加工控制，將原三相異步電動(dòng)機(jī)換成三相異步變頻調(diào)速電機(jī)，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速處理。

原來的加工系統(tǒng)中，槍鉆有兩處支撐。為了提高支撐強(qiáng)度，在改造方案中，在對(duì)原有設(shè)備未作大改變的前提之下，增加了一處支撐，以彌補(bǔ)槍鉆刀桿剛性差的不足。

2.2 采用合理的工藝措施2.2.1合理導(dǎo)向措施

采用導(dǎo)向套固定在機(jī)床上，扶持槍鉆刀具與機(jī)床主軸的同心，保證鉆頭入口時(shí)刀具的穩(wěn)定性，防止孔的偏斜，提高了被加工孔的精度，并確保了刀具壽命（如圖2所示）。

圖2 深孔鉆床結(jié)構(gòu)示意圖

2.2.2 刀頭材料合理選擇

根據(jù)零件材料性質(zhì)、深孔加工精度、技術(shù)要求等條件，選擇相應(yīng)的加工方法和刀具。由于箱體零件的材料主要為HT200，脆性大。所以刀具材料選擇YT類硬質(zhì)合金為主，如YTS25、YT15等。所允許的切削速度和進(jìn)給量得到提高。

2.2.3 有效的冷卻方式

由于低粘度切削液更適用于高切削速度的深孔加工。而且低粘度切削液更適用于小直徑深孔，以便降低粘滯阻力，減少液體能量損失。所以，該設(shè)備深孔加工選用浸透性好、粘度低的乳化液或離子切削液。

為了保證冷卻液能順利的流到鉆頭切削區(qū)中，并順利排出切屑，所以采取了提高流量和壓力的強(qiáng)制有效方式，使冷卻液和切屑順利都能排出。通過實(shí)踐摸索和參考機(jī)械工藝手冊(cè)，最終選擇了切削液的壓力為5～10 MPa，流量為20～50 L/min.當(dāng)進(jìn)給量加大時(shí)，壓力和流量相應(yīng)增加。

2.2.4 合理的夾緊定位方式

由于箱體的底面較平整，選擇箱體的底面作為定位基面進(jìn)行“一面兩銷”方式裝夾。因?yàn)榭字行木€與定位基準(zhǔn)面平行，所以在深孔加工時(shí)，采用臥式機(jī)床；一次鉆削加工即能達(dá)到尺寸要求和精度要求，而不需要留加工余量。

3 結(jié)束語

通過采取設(shè)備改造和提高工藝手段等措施，使得組合鉆床的深孔加工質(zhì)量得到提高。產(chǎn)量達(dá)到了每小時(shí)60件，深孔的精度等級(jí)能達(dá)到IT8-IT9，表面粗糙度可達(dá)到Ra1.6，滿足了客戶的要求。實(shí)踐證明，所采取的設(shè)備改造及工藝改造措施是有效的。

[1]李 強(qiáng).基于機(jī)械加工的深孔加工技術(shù)[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2017（1）：124-125.

[2]何定健，李建勛，王 勇.深孔加工關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展[J].航空制造技術(shù)，2008（21）：90-97.

[3]唐來明，林 松，魏吳成.N485齒輪室單面多孔鉆床設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2009（2）：14-16.