某零件小深槽的加工研究

邢浩文

摘 要：本文通過對我廠生產的一種含小直徑深槽立柱零件的加工難點，零件特點，現場加工過程進行分析，對類似的深槽、深孔零件設計出一種經濟有效的工藝方案：先加工預留孔作為電火花打孔的導向，再使用電火花打孔機兩端打孔，銑工兩端擴孔后慢走絲加工深槽（需注意切除殘留多余物），保證零件的精度要求。

關鍵詞：深槽加工；加工穿絲孔；工裝設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.040

1 前言

該立柱零件為我廠生產加工的難點零件之一，貫通零件中心的矩形深槽長5.9±0.04mm，寬2±0.04 mm，槽深61 mm，槽內粗糙度要求1.6，槽中心要求位置度0.031，尺寸精度、位置精度，表面粗糙度要求均較嚴格，加工難度很大。

2 結構特點分析

如圖1所示，零件整體為常見的立柱形結構，零件底面形狀為不規則外形，貫通零件的矩形深槽位于中央，剩余的部分均為實體結構，零件加工原材料為3A21鋁合金，從材料、結構特點可推斷零件加工剛性好，加工完成后回彈的變形量很小，不用考慮零件加工完成后變形導致尺寸變化的問題。

3 加工難點分析

貫通零件的矩形槽，深度為61mm，由于矩形槽深度很深，如果使用電火花加工則加工行程過長效率十分低下，所以決定使用慢走絲加工深槽，對于慢走絲加工而言，只要穿絲孔加工完成基本加工難點就解決了90%。由于深槽寬為2mm，所以慢走絲穿絲孔直徑必須小于2mm，由于穿絲孔深61mm，加工時不可避免會產出孔直徑尺寸跳動、軸線偏移的問題，綜合考慮孔直徑尺寸公差為，軸線平行度誤差，切槽時槽寬與穿絲孔孔壁之間余量，而穿絲孔直徑過小的話也不利于后續加工穿絲，綜合考慮穿絲孔直徑應為1mm。如果使用常規的鉆床加工深61mm的φ1孔，幾乎不可能達成要求，首先常見的φ1的鉆頭長度也只有30mm左右，61mm長度鉆頭需要特制，即使鉆頭長度達到要求，由于鉆孔越深刀具振動幅度越大，加工深度達61mm時軸線偏差都很有可能超過1mm，導致穿絲孔加工失敗。試驗時嘗試兩端分別打孔在中間對接，雖然避免了鉆頭長度問題完成加工，但是在兩段孔由于軸線偏斜原因在中間形成的貫通孔直徑必然小于1mm，由于兩段孔軸線偏移方向并不一致，最后中央貫通孔直徑小于0.6mm的話，慢走絲穿絲將十分困難，所以穿絲孔成為接下來的主要的加工難點。

4 加工過程及問題解決措施

4.1 穿絲孔加工方案設計

以保證加工精度和加工效率為前提，綜合考慮廠內設備情況，首先排除了鉆擴工藝。線切割加工需要首先有穿絲孔，而本文正是需要先加工穿絲孔，因此線切割也排除在外。槍鉆需要專門的設備和刀具，廠內目前還不具備，因此也不予考慮。電火花打孔機有較高的加工效率，同時孔的位置度也較好，只是孔的精度較差，為解決此問題，可預先在零件兩端加工φ1小孔作為電火花打孔機電極絲的導向定位，為減少電火花打孔時產生的位置誤差和偏移，在加工時使用專用工裝，兩端加工時均以2×φ2孔為定位。

4.2 解決氧化層問題

首次在慢走絲機床加工深槽時，加工完成后發現部分槽邊緣沒有加工完成，機床重新再走一遍依然無法加工，經觀察后發現無法加工的部分表面均含有黑色斑點，經理化分析判斷其主要成分為氧化鋁（AL2O3），產生原因應為上工序電火花加工時在孔內壁形成的氧化層，由于導電性能差無法產出電解反應，導致電極絲無法切割該部分，零件加工不完整。

為去除所有殘余的氧化層，可預先使用φ1.4或φ1.6鉆頭對原穿絲孔進行擴孔加工，以保證后續加工的順利進行。

4.3 工裝設計

零件底面形狀為不規則外形，四周邊無法用于定位，且由于矩形槽要求較高的位置度（0.031）為保證加工出的矩形槽位置度，需使用專用工裝進行裝夾加工。

工裝設計圖如下：

圖中紅色標示部分為2個定位銷，與加工零件底面兩孔配合，采用過定位方式，來縮減孔銷配合產生的定位誤差，增加加工剛性，加工時將零件底面放于工裝定位面上，2孔與定位銷配合，自制壓板在零件底部上表面壓緊后進行加工。

5 小結

通過對該零件的加工工藝的研究，試驗出了短邊深槽或小直徑深孔結構件的加工方法，為今后加工此類零件提供了技術借鑒的基礎。

參考文獻：

[1]濮良貴.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2012：72-78.

[2]李益民.機械制造工藝設計簡明手冊[M].北京：機械工業出版社，2008：50.