高精度深小孔的配鉆加工

汪朝陽

摘 要： 針對我單位某產品中兩個零件的配鉆孔深徑比大、孔徑精度高、位置嚴、粗糙度低等難題，通過完善加工工藝增加锪平面、擴孔及粗鏜孔工步，以及優化切削參數、定制刀具等，圓滿的完成了零件的配鉆加工，不但保證了產品質量，也大大提高了加工效率。

關鍵詞： 深孔;锪平面

一、任務來源

我單位加工的某產品上兩個零件，裝配時用孔軸配合且通過一徑向圓柱銷過盈連接，該銷孔尺寸為Φ5? +0.012 +0.005? ，Ra1.6，對稱度0.1，該孔不僅精度高，同時深度達32，深徑比大于6。該孔如果單獨加工，則無法滿足裝配要求，所以工藝安排兩個零件組合后配鉆加工。

二、加工難點分析

孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類。一般規定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d>5的孔稱為深孔，L/d≤5的孔稱為淺孔，在該組合零件加工中，孔徑為5mm孔深32mm，深徑比為6.4，為深孔加工。

深孔加工一般是處于封閉或半封閉狀態下進行的，具有以下困難：

（1）由于鉆頭長徑比大，刀具剛性差，強度低，在切削過程中易產生振動、歪斜、錐度，影響孔的直線度誤差和表面粗糙度，鉆削時，鉆頭易彎曲或折斷。

（2）由于孔比較深，切屑易堵塞或排屑不暢，從而造成鉆頭折斷和孔壁擦傷，甚至在精加工后仍存在劃傷現象，導致粗糙度降低甚至超差。

（3）切削液很難到達切削區域，同時封閉區域加工切削熱不易散發，刀具溫度高。一般切削過程中近80%的切削熱能被切屑帶走，而深孔鉆削時卻只有40%左右，刀具容易過熱，刃口的切削溫度可達600℃，特別是使用高速鋼刀具時，刀具耐用度顯著降低。

除上述通常深孔加工所遇到的困難外，本次配鉆加工的其他方面難度有：

（1）兩種材料硬度不同，配鉆兩個零件材料雖然都是PH15-5，但兩個零件的硬度卻不相同，導致切削力也不一樣，特別是在兩材料相接的位置，加工狀態會有變化，對于保證此處精度為0.007mm的孔徑公差有較大難度。

（2）由于在圓柱面上配鉆，鉆頭易偏歪，滑移導致孔位不正，對稱度0.1難以保證。

三、加工方案

對于以上難點，經過仔細分析和細致試驗后，確定加工路線為：

（1）锪平面：通常圓柱面上鉆孔的解決方法為V型塊配合精確找正確定孔軸線位置，或在圓柱面上方安裝一個圓弧面鉆套實現鉆頭定位，但對數控加工批量加工都不太適用。我們用采用銑刀锪出一個小平面的方案解決斜面（弧面）定位不準的問題，用Φ4mm的立銑刀在加工面銑削一個0.5mm深的直徑為5mm的平面，避免了弧面鉆孔定心不準的問題。

（2）打中心孔：用Φ2mm中心鉆打中心孔，為防止中心鉆折斷，在保證中心鉆定心作用的前提下將中心鉆磨短些。

（3）鉆孔：用Φ4mm鈷領鉆頭鉆孔，鈷領鉆頭具有硬度高、耐磨性好、摩擦系數低等優點，特別是耐用度比其他高速鋼鉆頭提高了幾倍，既能保證鉆孔的尺寸精度，又減少了更換刀具次數，提高了加工效率。鉆孔時經常退鉆排屑，改善加工條件。當鉆孔深度達到直徑3 倍時，加大退刀頻次，且幾次啄鉆后將要鉆頭完全退出排屑和冷卻潤滑。

（4）擴孔：用Φ4.7mm合金鉆頭擴孔，擴孔目的是提高孔的直線度和表面粗糙度，同時為防止崩刃鉆頭刀尖角磨到90度。

（5）粗鏜孔：鉆頭鉆孔時容易鉆偏，保證不了0.1的對稱度，所以鏜孔加工修正孔的位置度。在深孔鉆削時軸線歪斜基本無法避免以及鏜刀伸出長度長剛性差，采用一次鏜孔由于誤差復映無法完全修正孔位，所以先粗鏜至Φ4.85。

（6）精鏜孔：粗鏜孔后，再用精鏜刀將孔鏜至Φ4.95。

（7）鉸孔：機床主軸的回轉精度0.006mm，用鏜刀鏜孔無法直接保證孔的加工精度，而標準Φ5H7鉸刀加工出來的尺寸可能到5.014，無法滿足孔的尺寸精度要求，經和廠家工程師溝通，通過試驗加工，定制了專用合金鉸刀加工出來的孔為5.005mm-5.008mm。滿足了設計要求。

加工小技巧：在鉸刀鉸到孔底準備返回初始平面時，考慮到鉸孔的積屑可能拉傷孔壁，這時主軸停止轉動，刀具慢慢向上退到，保證孔的粗糙度;另外考慮到數控加工的連續性，為了防止鉆孔和擴孔時鉆頭折斷，導致后續鏜刀鉸刀的連續折斷，在鉆孔鉸孔時加了刀具破損檢查：即當刀具長度短與原刀具長度1mm時機床自動報警，停止加工，有效的保證了刀具的安全性。

四、結論

針對產品的高精度深孔加工難題，經過不斷的摸索試驗，通過完善加工工藝增加锪面、擴孔及粗鏜孔工步，以及優化切削參數、定制刀具等，終于圓滿的完成了零件的配鉆加工，不但保證了產品質量，也大大提高了加工效率。

參考文獻：

[1]鄒守敏，張崇高，楊海東.實用鉗工技術[M].安徽科學技術出版社，164-170.