臥式加工中心上采用槍鉆加工深孔的探討

張 凱，段明德，王學軍

（1.河南科技大學，河南 洛陽 471003；2.第一拖拉機股份有限公司第一裝配廠，河南 洛陽 471004）

1 深孔加工的常見方式

鉆削孔深與孔徑之比大于10的孔時稱為深孔鉆削，常用加工方法有：噴吸鉆系統，單管鉆系統，槍鉆系統。其中槍鉆系統適用于小直徑，高冷卻壓力加工。

2 零件及技術要求

我公司新研發的LA3004輪式拖拉機，是國內唯一采用動力換擋的新型大馬力輪式拖拉機。其變速箱采用法國技術，其中的傳動軸要加工直徑Φ6-Φ18的深孔，其中部分孔長徑比已達到50倍徑以上，且6種零件孔徑在Φ10以下。7種花鍵軸零件的零件圖見圖1、圖2；

（1）一軸 /LA3004.37.126-1 3-Φ8孔深418/深269/深299。

（2）小錐齒輪軸/LA3004.38.102-1 Φ18 孔深475.5。

（3）動力輸出主動軸/LA3004.41.103-1 2-Φ6 孔深248.5/深 214.5。

（4）分動箱從動軸/LA3004.42.104-1 Φ6孔深116 Φ8孔深228。

（5）二軸 /LA3004.37.127-1 3-Φ8孔深 338/深 308/深260（通孔）。

（6） 三軸 /LA3004.37.128-1 2-Φ8 孔深 219.5/深208.5 Φ10孔深439.5（通孔）。

（7）副高速主動軸/LA3004.37.409-1 Φ10定位孔深18孔深 544.5（通孔）。

圖1：零件簡圖

圖2 零件簡圖

3 零件的工藝分析與設計

（1）刀具選用。根據零件結構和設計精度要求，可以看出零件孔徑較細，且長徑比較大，但精度較低，僅需保證直線度即可。因此加工考慮使用槍鉆采用整體鉆削完成。一般來說，槍鉆常用于專用槍鉆機床完成，但由于本零件新產品試制、批量問題及成本投入情況，采用在臥式加工中心上加工，節約時間，降低成本。

結合本次零件技術要求：本次10種刀具，5種導向孔鉆頭采用復合涂層硬質合金鉆頭，5種焊接硬質合金頭槍鉆均選自德國鈷領刀具公司。德國鈷領刀具有限公司集百年專業生產孔加工刀具的豐富經驗及20多年深孔加工領域的專業槍鉆制造經驗為基礎，開發出多種深孔加工領域領先技術的槍鉆系列刀具。

目前共有三種類型的槍鉆，其中EB100槍鉆為單刃整體硬質合金槍鉆，適合加工所有材料,直徑從Φ1.0～Φ8.0mm,槽長最長300mm；EB800帶可換刀片單刃槍鉆，適合加工絕大部分材料,直徑從16.0mm到40.0mm,最大總長可達3000mm；EB80槍鉆為單刃焊接硬質合金頭部槍鉆，適合加工所有材料,直徑從Φ2～Φ40.0mm,總長最長3000mm。考慮零件尺寸要求本次選用EB80槍鉆。

槍鉆頭部形式的選擇，EB80槍鉆頭部形式如圖3所示。

圖3 槍鉆頭部形式簡圖

根據我們加工零件的特性選用標準設計的G型

（2）機床設備。我車間使用的是日本森精機公司生產的臥式加工中心，型號是NH8000DCG，其中考慮到加工殼體類零件的深孔加工，特地增加了大壓力的中心出水水泵，壓力由標配的3.50MPa增加至6.86MPa（68.6bar），以確保加工壓力。（1MPa＝10bar=10.2kgf）

圖4 槍鉆直徑與壓力關系圖

（3）夾具設計。夾具一加工四種花鍵軸：一軸、小錐齒輪軸、動力輸出主動軸、軸，夾具二加工三種花鍵軸：二軸、三軸、副高速主動軸，夾具設計思路，對有通孔的三根軸設計在一套夾具上，另外全是盲孔的零件集中在一套夾具上；方便加工，減少機床輔助時間。定位采用軸肩，在關鍵表面壓緊。一次3種零件和4種零件，以便提高效率，如圖5、圖6所示。

圖5 夾具簡圖

圖6 夾具簡圖

4 加工過程工藝試驗與分析

（1）采用槍鉆加工深孔時，由于批量小不設計專門的導向套，而采用預鉆孔，作為導向孔，起到導向套的作用，將導向孔鉆成比槍鉆直徑稍大+0.01至0.02mm，公差等級為H7，直徑為孔徑的2.5倍孔。該導向孔尺寸精度很關鍵，既不能比槍鉆頭小，也不能過大，實際加工中出現鈷領鉆頭損壞后采用國產鉆頭，鉆導向孔后由于精度差，預鉆孔無法起到導向作用，致使槍鉆折斷。

（2）將槍鉆進入導向孔中，當槍鉆在導向孔外面時不要旋轉槍鉆，開始切削旋轉，開始切削進給，鉆完孔后，快速返回，停在導向孔位置，停止旋轉和冷卻液從工件中抽出槍鉆，實際中由于第一次沒有經驗，先啟動主軸，速度過高，導致槍鉆一下折斷。

（3）盲孔加工時，首先進行導向孔加工，更換槍鉆后，快速進給至導向孔>1.5D處，將槍鉆頭深入預鉆孔，手動旋轉主軸，使槍鉆能夠很輕松的在預鉆孔中轉動，然后打開冷卻液，啟動主軸，開始加工，鉆到預定位置后，主軸停轉，關閉冷卻液，手動將槍鉆退出零件，將主軸回零。

（4）通孔加工時，步驟與通孔加工類似，只是在零件即將貫通的前5mm，主軸轉速和進給均需各降50%運行，等當槍鉆頭鉆出孔0.5孔徑時，主軸停轉，關閉冷卻液。

5 NC程序改進

在數控編程中深孔鉆加工一般選用G83指令，鉆頭在每次固定鉆深后都退回相同距離，以便于排屑，但在實際中因槍鉆的特殊結構和特殊的排屑特性，而采用了G01指令，通過高冷卻壓力將鐵屑從槍鉆的缺口中排出。現場中首次使用G83加工時，造成焊接槍頭回退時斷裂，而采用G01則切削平穩排屑良好，加工性良好。

通過現場實踐，在未增加專用設備的情況下我廠成功的完成了以上7種零件的深孔加工，極大地降低了成本，為加工中心加工小直徑系列孔積累了經驗，經濟適用性強，具備一定的推廣價值。