車床上鉆鏜深孔和小孔經(jīng)驗(yàn)技巧

■中車北京南口機(jī)械有限公司 （102202） 鄭文虎 張明杰

所謂深孔，就是長徑比大于5的孔。但在實(shí)際工作中，經(jīng)常遇到長徑比大于100的超深孔。下面介紹幾條鉆鏜深孔和小孔的經(jīng)驗(yàn)，這是從幾十年為解決這類生產(chǎn)技術(shù)難題后的總結(jié)。從這些技術(shù)經(jīng)驗(yàn)中，可以看出“事在人為”和“辦法總比困難多”的精辟論斷，用此經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)無數(shù)次成功解決此類工件的加工。

1. 掌握技術(shù)要領(lǐng)可順利鉆好超深小直徑孔

圖1所示的工件為機(jī)床主軸毛坯，需鉆削長徑比大于120的φ6mm油孔。鉆削它的難度是孔徑小、長徑比大、鉆桿剛度極差。而且在鉆孔過程中，稍為不慎易將鉆頭折斷在孔中，不能取出，有時(shí)還因?qū)虿缓冒芽足@偏。

（1）刃磨鉆頭和焊接加長鉆桿。刃磨鉆頭時(shí)，為了減小鉆削時(shí)的軸向切削力，應(yīng)把鉆頭的橫刃寬度b修磨小，一般使b=（0.04～0.06）d0，d0為鉆頭直徑。在焊接加長鉆桿時(shí)，為了使鉆頭焊接牢固，除在焊口橫斷面進(jìn)行焊接外，還應(yīng)在鉆頭插入鉆桿的部位進(jìn)行（磨一缺口）焊接。鉆桿長度大于孔深100mm，以便于裝夾在車床方刀臺(tái)上。鉆桿直徑比鉆頭直徑小0.15～0.2mm，但不能太小，以免導(dǎo)向不好把孔鉆偏。

（2）鉆孔。把工件用卡盤和中心架安裝在車床上，先用車床尾座和中心鉆在工件端面上鉆一個(gè)直徑略大于鉆孔直徑的孔使鉆頭定位孔，再用標(biāo)準(zhǔn)φ6mm鉆頭鉆一個(gè)盡可能深的導(dǎo)向孔，然后把加長鉆頭用V形鐵和刀墊安裝在車床方刀臺(tái)上，鉆頭伸出長度的1/2孔深，以增加鉆桿剛度。

采用大拖板走刀鉆孔，并在床鞍前面的大導(dǎo)軌上放置一塊控制每次進(jìn)刀深度的方鐵塊，每次進(jìn)刀深度約等于鉆頭直徑（注意寧小勿大），這時(shí)必須果斷退出鉆頭排屑與潤滑。千萬不要僥幸疏忽鉆深，以免因鉆頭容屑槽中切屑過多，造成摩擦力增大而扭斷鉆頭。每次快速進(jìn)刀快到切削表面前（即床鞍碰到方鐵前2mm左右），改為手動(dòng)，以免使鉆頭撞在切削表面上，使鉆頭折斷。當(dāng)鉆到約1/2孔深后，把鉆桿伸出孔的全長，繼續(xù)把孔鉆完。鉆削時(shí)，一般工件材料的切削速度vc=15m/min左右，若是經(jīng)過熱處理調(diào)質(zhì)的材料，vc應(yīng)低一些。進(jìn)給量f=0.05～0.08mm/r左右。

2. 鉆好大深孔的關(guān)鍵

在車床上鉆大直徑的深孔，這類工件大多數(shù)是空心活塞桿、空心細(xì)長軸、機(jī)床主軸等。它們的孔徑為φ30～φ60mm，孔深達(dá)1 000～2 500mm。使用麻花鉆頭鉆這些孔的風(fēng)險(xiǎn)是鉆頭易研傷、折斷、退刀脫落在孔中不易取出。還因排屑困難和多次退出排屑，不易冷卻潤滑。由于鉆頭直徑大、軸向切削力大，不利于用車床床鞍自動(dòng)走刀進(jìn)給。所以，一般沒有掌握操作技術(shù)的人員都望而卻步。但是只要按下面的操作技術(shù)要領(lǐng)去做，就能順利地把大深孔鉆出。

圖1 機(jī)床主軸坯件

（1）鉆頭。采用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭，應(yīng)把鉆頭的橫刃磨窄，寬度b=（0.04～0.06）d0，d0為鉆頭直徑。這樣會(huì)增大鉆心處前角和減小軸向切削力。但在刃磨鉆頭時(shí)，最好把鉆型磨成三尖七刃群鉆型，它的好處是鉆頭定心好、能分屑、切削力和軸向切削力小與散熱好，但擴(kuò)孔鉆頭還是采用原來的鉆型。在鉆孔時(shí)，為了防鉆頭無容屑槽（即錐柄左面的圓柱部分）的那段圓柱，因此部分未淬火而同時(shí)也是45鋼，易與孔壁摩擦、研傷和把鉆頭研掉在孔中，不易取出。所以在鉆頭使用前，應(yīng)把此段外圓磨小0.5～1.5mm。這樣就算有時(shí)在退刀排屑時(shí)把鉆頭掉在孔中，也很容易取出。

（2）鉆桿。鉆孔的深度為1 000mm以上時(shí)，應(yīng)制作兩根鉆桿。一根長度約為1/2孔深，另一根為孔的全長加上在車床方刀臺(tái)裝夾的長度，并將此部分銑扁而便于裝夾。鉆桿的直徑應(yīng)比鉆頭的直徑小0.3～0.6mm。為了減小切屑碎末對(duì)鉆桿外圓表面的拉傷，應(yīng)對(duì)鉆桿外圓表面進(jìn)行滾壓加工，以提高其表面硬度和光滑程度。

（3）鉆孔。把工件安裝在卡盤和中心架中，先用車床尾座和大直徑中心鉆鉆一個(gè)大的定位孔，再用相同直徑的標(biāo)準(zhǔn)鉆頭鉆一個(gè)盡可能深的導(dǎo)向孔。然后把短的加長鉆桿安裝在車床方刀臺(tái)上，并使鉆桿軸心與工件軸線同軸，在鉆桿錐孔內(nèi)裝緊已磨好的鉆頭后即可鉆孔。鉆孔時(shí)，在床鞍前面的大導(dǎo)軌上放一方鐵塊，以確定鉆孔深度鉆頭的位置。

切削速度vc根據(jù)工件材料的性能來選擇，一般鋼材vc=15～20m/min，要是合金調(diào)質(zhì)鋼，vc就應(yīng)低一些。進(jìn)給量f=0.2～0.35mm/r。每次自動(dòng)進(jìn)給長度約等于或小于鉆頭直徑后，就必須退出鉆頭進(jìn)行排屑與潤滑（包括鉆桿外圓）。第二次快速進(jìn)給移動(dòng)大拖板到鐵塊前2mm左右，停止快速后改為自動(dòng)進(jìn)刀鉆削。重復(fù)上述操作鉆到終點(diǎn)。如孔還很深，換上長鉆桿，重新設(shè)置定位鐵塊位置，還按上面的操作方法，把孔鉆至要求。

（4）擴(kuò)孔。對(duì)孔徑為φ40mm以下的深孔，可以一次走刀鉆出而不必?cái)U(kuò)孔。對(duì)孔徑為φ45mm以上的深孔，最好先鉆一個(gè)φ30～φ35mm的孔，再用要求孔徑的鉆頭再擴(kuò)孔一次，這樣可使車床床鞍走刀輕松。擴(kuò)孔時(shí)，還用原來的鉆桿，鉆頭采用普通鉆頭的鉆型，每次走刀長度約為鉆頭直徑的1.5～2倍，進(jìn)給量f=0.3～0.4mm/r。還是在床鞍前面的大導(dǎo)軌上放一鐵塊，以防止鉆頭撞到切削表面上而損壞鉆頭。同樣及時(shí)退出鉆頭排屑與潤滑。

（5）注意的問題。每次走刀鉆孔的深度一定要嚴(yán)格控制，切不可疏忽大意；每次進(jìn)刀時(shí)，切記不要使鉆頭撞到切削表面上，以防鉆頭折斷；退刀排屑后，一定要把鉆桿上的碎屑清理干凈，并涂上潤滑油，以防研傷鉆桿；如果在退刀時(shí)鉆頭掉在孔中，這時(shí)把車床主軸掛在空檔位置上，用手搬轉(zhuǎn)卡盤和同時(shí)向前搖動(dòng)大拖板手輪，使鉆柄的扁頭對(duì)正鉆桿的扁槽中，向前撞緊鉆頭，再開車退出。

（6）用扁鉆鉆純銅小孔可防止鉆頭折斷。純銅也即人們常說的紫銅，由于它的硬度很低（35HBW）、塑性很高（δ=50%），切削時(shí)塑性變形大，其切削加工性也很差。

鉆如圖2所示的φ0.5mm噴嘴小孔時(shí)，由于變形大的切屑堵塞在麻花鉆頭容屑槽中，不易排出，極易造成鉆頭折斷在孔中，很難將孔鉆成。

為了防止鉆頭折斷在孔中，可自制如圖3所示的扁鉆。由于它的韌性很好，因此鉆頭不會(huì)折斷，就能放心地把孔鉆出。

圖2 純銅噴嘴

此φ0.5mm扁鉆，是用φ0.4～0.45mm的鋼絲做成?，F(xiàn)將一段長約40mm的鋼絲，用手錘把前部砸扁，刃磨出120°的鋒角，后角α0=6°～8°，副后角α′0≈4°左右。在這之前磨出對(duì)稱的前刀面，并使前薄后厚，以增強(qiáng)剛度和強(qiáng)度。

鉆φ0.5mm小孔時(shí)，先用中心鉆在工件端面鉆一個(gè)定位坑，把扁鉆夾在鉆夾頭中，用n＞1 200r/min的轉(zhuǎn)速鉆孔，每次進(jìn)刀鉆深0.5mm左右，就退刀排屑與潤滑，就可在很短的時(shí)間把孔鉆透，不必?fù)?dān)心鉆頭折斷的問題。

3. 用刀桿支承套在車床上鏜削臺(tái)階深孔

在車床上車削長徑比大于5的深孔，由于懸臂刀桿剛度差，車削時(shí)振動(dòng)嚴(yán)重，已加工表面振紋大，切削時(shí)切削用量小，加工效率低，成為車削的一大難題。為此就采用了如圖4所示的工裝，增大了刀桿的剛度，就可一次走刀車好工件中間的長臺(tái)階孔，車削了幾百件，質(zhì)量均符合圖樣Ra=3.2μm的要求，加工效率是懸臂刀桿車削的幾十倍。

此工件為較大鑄造殼體，材料為1Cr18Ni9，兩端為圓盤形法蘭，中間一側(cè)為長槽開口。車削時(shí)，先用三爪自定心卡盤撐夾住工件左端和用孔堵及中心孔支承工件右端，車好兩端法蘭盤外圓。然后用三爪自定心卡盤夾住工件左端法蘭外圓，工件右端用中心架支承，分別車好兩頭端面和兩端短內(nèi)孔。這樣一批工件車好后，專門安排一工序用專用刀桿和支承套車削中間長臺(tái)階孔。

圖3 小扁鉆頭

圖4 車削臺(tái)階深孔

在車削中間長臺(tái)階孔前，先在兩端短孔中各配作一個(gè)鑄鐵套，內(nèi)孔與刀桿外圓滑動(dòng)配合，制作一根左端直徑d=55mm，右部直徑為60mm的長刀桿，在右端頭部銑扁，便于安裝在車床方刀臺(tái)上，中間鉆橫孔安裝刀頭和壓刀螺釘。

車削中間長孔時(shí)，先將工件左端支承套裝入工件孔中，再將工件安裝在車床卡盤和中心架中，在刀桿右部套裝上右支撐套，并調(diào)整刀頭伸出長度h=（D-d）/2。然后將刀桿連同右支承套插入工件孔和左支承套中，用刀墊調(diào)整刀桿高低并固定在方刀臺(tái)上，使刀桿在兩支承套中自如滑動(dòng)，即可開動(dòng)車床使工件旋轉(zhuǎn)，開始自動(dòng)走刀車削，直到工件孔深度為止。最后用床鞍向右移動(dòng)，從工件孔中退出刀桿和右支承套，卸下工件和左支承套，完成整個(gè)工件的車削。

車削第二件時(shí)，只需在工件孔中裝上左支承套，安裝工件，插入刀桿和右支承套后，即可開始走刀車削。

此方法的特點(diǎn)是，由于刀桿兩端用套支承，大大提高了刀桿的剛度，切削深度最大時(shí)達(dá)到13mm，刀桿在切削時(shí)也無振動(dòng)，不僅保證了工件表面粗糙度值，同時(shí)也使孔的相互位置提高，其車削效率比傳統(tǒng)方法提高了幾十倍。

4. 結(jié)語

上述幾例都是典型深孔的加工經(jīng)驗(yàn)，各有其技術(shù)特點(diǎn)。只要充分認(rèn)識(shí)和掌握操作相關(guān)技術(shù)，就會(huì)使難而不難，完成各自的順利加工。

[1] 鄭文虎.機(jī)械加工現(xiàn)場(chǎng)遇到問題怎么辦[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2] 上海市金屬切削協(xié)會(huì).金屬切削手冊(cè)[M].2版.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1984.