手動工具加工小徑深孔分析

姜忠林，姜忠平

（航空工業航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441003）

手動工具加工小徑深孔分析

姜忠林，姜忠平

（航空工業航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441003）

本文針對裝配中配鉆銷子孔的問題，分析了加工難點，通過對前期加工方法的總結，找出了影響加工質量的因素，提出了解決措施，解決了手動工具加工高精度深小孔的難題，同時保證了加工質量。

高精度深小孔；鈦合金；導向定位裝置；切削模式

1 問題的提出

我公司的產品在總裝過程中，有一道工序：三種零件組合后，配鉆銷子孔，如圖1所示。要在產品組合后，用夾具消除所有零件的配合間隙，在不拆除夾具的情況下，一次性完成加工內容。如果采用傳統的加工方法進行操作，產品質量難以保證，且嚴重影響加工進度。

圖1 組合狀態

2 加工難點分析

由圖1可以看出：（1）產品的加工工序是組合后配鉆銷子孔，須在消除裝配間隙后，一次性完成四個銷子孔的加工，故不可能使用任何種類的機械設備，只能用手動工具。（2）零組件的材料為鈦合金，此類材料的硬度高、韌性強、散熱性差，加工時極易產生冷作硬化現象，機械加工性能差。（3）孔徑小，圖紙要求的是φ3H5的精度等級，孔深為12mm，鉆孔時，底孔徑為φ2．8，長徑比4．3：1，屬于典型的小徑深孔加工。（4）形位要求嚴格，因定位銷屬于貫穿組合件中心位置的連接定位銷，起到連接和扭動的功能作用，如圖1所示，孔與零件中心偏移不大于0．1mm，垂直度不大于0．1mm。（5）操作空間的限制，由于是在產品組合后進行加工，且用手動工具，操作者相對產品零件的同心度和垂直度很難把握，造成加工結果如圖2、3所示。

圖2 加工結果1 圖3 加工結果2

3 加工方法的探索

對于以上難題，前期進行了如下探索。

（1）定制合金鉆頭,由于鉆頭本身韌性有限，鉆削時，熱量不易散發，排屑空間小，容易堵塞，特別是在穿孔瞬間，吃刀量突然增大，極易折斷鉆頭，即便是有經驗的操作者，也不容易把握。（2）采用多個普通鉆頭，加工過程中快速切換，連續作業。該方法雖然降低了加工成本，但由于多次更換鉆頭，造成反復對已加工孔段進行切削，同時，因普通鉆頭的硬度低，極易產生冷作硬化，需要加大軸向進給力，造成鉆頭擺動，使底孔直徑變大或產生橢圓，導致鉸孔時沒有余量，達不到要求。（3）鉸孔時，因為采用的是手動工具（風槍），在1/3孔段，不能保證與原孔中心重合，造成φ3H5孔在進口1/3段處產生喇叭口或橢圓，也無法達到圖紙要求。

4 加工分析

通過現場分析，影響其加工質量的因素有三個方面。（1）產品零件的形位控制：由于加工的空間位置有限，對于孔位的初始定位得不到有效地控制，即使控制的再好，也具有很強烈的單一性，一旦孔位成形，即使錯誤也無法改變。（2）孔徑的控制：鉆頭細長，剛性差，硬度低，鉆削時，容易產生偏斜、振動及斷裂，影響孔的精度和孔的形狀。（3）排屑：孔徑小且深，排屑通道長，鉆削時，近似在一個封閉的狀況下工作，由于時間較長，斷屑不好、排屑不暢，則可能由于排屑堵塞，導致鉆頭損壞，加上材料的散熱性差，溫度較高，鉆頭頭部局部退火，零件表面冷卻硬化，無法保證加工質量。

5 采取的措施

本文針對小徑深孔加工的特殊性、材料的特點、以及產品零件所處的加工空間的特殊性要求，通過吸取以往經驗，結合深孔、小徑的特點，采取了如下措施。

（1）設計了一套鉆孔定位的導向定位裝置，如圖4所示，以此來保證加工的位置精度。導向裝置采用以零件自身外形為定位基準，配合A、B、C三種規格鉆套，控制鉆頭切入點的位置精度，并且在定位裝置上配備了加長導向鉆套，使得鉆孔時的同心度、垂直度得以保證。

圖4 導向定位裝置

（2）改進切削模式：首先以A號鉆套，用φ2．5的鉆頭鉆削底孔，由于控制了鉆孔方向，可多次退屑，更換鉆頭而不會影響孔徑。再以B號鉆套，采用φ2．8合金鉆頭擴孔，計算單邊擴孔余量為：（2．8-2．5）mm/2=0．15mm。即使在高速穿孔時，也不會對合金鉆頭造成損壞。同時，利用合金鉆頭強度高的特性，可以修正φ2．5孔的直線度，保證底孔的質量。最后，更換C號鉆套，用合金鉸刀達到孔位精度。由于合金鉸刀硬度高、耐磨損，鉸孔質量持續穩定。

6 加工方法

加工方法為：（1）采用定位裝置定位，控制鉆孔位置和方向。（2）先鉆φ2．5底孔，分六次進刀。（3）用2．8的鉆頭擴孔，修正孔直線度。（4）用φ3H5鉸刀精修到尺寸，去毛刺，保證孔的質量。

7 檢測方法

由于產品零件屬于組合加工，完成后不能拆下檢測，更不能用專用設備進行檢測（空間的局限）。故設計了一套專用檢測量規，如圖5所示。圖中尺寸12、φ3H5可同時檢測孔的位置度和孔徑精度，可隨時在產品的四個不同位置進行100%檢測。

圖5 專用檢測量規

8 結語

通過采用以上措施和方法，解決了手動工具加工高精度深小孔的質量問題，有效地保證了小孔精度和形位要求，降低了加工成本，大幅度提高了加工效率。

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