大長徑比非阻尼刀具鉆攻工藝

陳天野，張瑞臣，侯彥軍

山推工程機械股份有限公司 山東濟寧 272073

1 序言

壓路機是我公司的主要產品之一，主機架是壓路機整機的重要組成部分，主要起構成框架連接其余零部件的作用，主機架的主要加工內容為鉆孔、攻螺紋。壓路機主機架因為自身結構的原因，發動機板位置靠下，同時加工的孔距側板位置較近，這就造成了使用數控設備加工該位置孔，主軸無法深入內部，加工方向的長度全靠刀具保證的情況。下面以壓路機主機架的加工為例，說明大長徑比鉆攻的工藝方法。SR26和SR22作為主要的機型占比最多，因此，決定在這兩個機型的主機架上開展此課題，研究普通加長刀具鉆攻的工藝方法。SR26內部M14螺紋孔和SR22內部φ22mm光孔如圖1、圖2所示。

圖1 SR26內部M14螺紋孔

圖2 SR22內部φ22mm光孔

2 工藝改進背景

（1）生產現狀 因為受刀長限制，無法一次在數控設備上完成所有加工，改進前使用龍門加工中心打點（見圖3）、搖臂鉆鉆孔（見圖4）。開展該項目的目的是在龍門加工中心上完成一次加工。

圖3 龍門加工中心打點

圖4 搖臂鉆鉆孔

（2）改進工藝 SR26問題：主機架發動機板及部分特殊位置鉆孔、攻螺紋困難，圖5所示標記處需將刀具加長至550mm才能完成加工。

圖5 SR26機型刀具加長

SR22問題：主機架發動機板及部分特殊位置攻螺紋困難，圖6所示標記處需要將刀具加長至420mm才能完成加工。

圖6 SR22機型刀具加長

（3）工藝改進的難點及研究方向 因刀具過長，所以刀具廠家無法保證常規的組合刀具滿足旋轉時的搖擺精度，必須將工藝參數、加工程序、刀具結構結合起來全面考慮。

研究方向：①研究長徑比＞20，總長在500mm左右的鉆孔工藝。②聯合刀具廠家設計帶特殊配重的超長鉆柄。③通過變徑套的使用，探索常用型號的鉆頭在壓路機主機架上及長徑比狀態下加工的工藝參數。④這種超長刀具的鉆孔對每次的鉆孔深度、斷屑時間、退回及停留時間有嚴格的要求，結合工藝參數，探索并研究專用于這種鉆孔工藝的加工程序（子程序形式）。

為解決上述問題，需要從工件材料、刀具、切削參數、工藝方法以及加工程序入手，進行全面的工藝改進。

3 改進措施

（1）工件材料分析 主機架的光孔和螺紋加工位置材質均為Q235，硬度＜125HBW，相對較低，切屑黏性大，極易纏繞刀桿，如果斷屑不及時，切屑容易將刀具擠斷。

（2）改進刀具 因為機床主軸無法伸入主機架內部，所以420mm和550mm的刀長全靠刀具保證。由于刀具較長，所以可能會出現刀具與刀庫干涉，需進行換刀試驗，而換刀試驗要在加長刀具采購之前完成，采用相似結構刀具進行換刀試驗，如圖7所示。試驗刀具刀長600mm左右，換刀成功，因此所選特殊加長刀具可以使用。

圖7 試驗刀具

采購的刀具選型如下：加長鉆柄采用莫氏鉆柄組合加長變徑套的結構，整體由兩部分組成，每部分一件。帶扁尾莫氏刀柄，型號：BT50-MTA3-450L，普通鉆柄L=450mm，加長鉆柄L=550mm，D=100mm，d1=30mm，如圖8、圖9所示。公司采購森泰英格加長鉆柄，如圖10所示。攻螺紋M14使用加長組合鉆柄，整個刀體由5部分（每個部分只需要1件）組成，如圖11～圖15所示。公司采用松德組合加長鉆柄，如圖16所示。

圖8 普通鉆柄

圖9 加長鉆柄

圖10 森泰英格加長鉆柄

圖11 BT50加長E接口刀柄

圖15 過載保護絲錐快換夾頭

圖16 松德組合加長鉆柄

圖12 E接口接長桿

圖13 E接口縮徑桿

圖14 鉆柄接桿

（3）加工工藝改進及切削參數 所試驗機型主機架包含的加工內容為：鉆φ22mm光孔，需刀長470mm；鉆φ26mm光孔，需刀長430mm；鉆φ12mm螺紋底孔，需刀長520mm；攻螺紋M14，需刀長550mm。

對于這些光孔，普通的加工方法是使用CYCLE81或CYCLE83（深孔）循環加工，然后使用切削液潤滑，但是因為使用的刀具較長，繼續使用這種方法會造成刀具旋轉時偏擺，因此一定要增加刀具加工時的定心能力。

經過工藝試驗后發現，鉆φ22mm、φ26mm光孔（見圖17）及φ12mm底孔（見圖18）工序需使用下方的長徑比加工方案，鉆孔前一定要打定心孔，使用φ8.5mm鉆或中心鉆打3mm深點，增加刀具定心能力。鉆孔時不要使用深孔循環CYCLE83，使用CYCLE81一鉆到底，進給量要根據加工情況調整，一般為正常進給量的30%左右，但是CYCLE81循環本身定心能力較弱，最好根據加工情況開發有重復定位功能的鉆孔循環（詳見加工改進程序）。切削參數見表1。

圖17 鉆φ22mm、φ26mm光孔

圖18 鉆φ12mm底孔

表1 切削參數

加工螺紋孔使用CYCLE84循環，一定要選斷屑模式。同時，使用氣槍吹絲錐切削位置，輔助斷屑，如圖19所示。

圖19 氣槍輔助斷屑

（4）加工程序改進 由試驗內容得知，鉆孔時使用一刀到底的加工方式，但是使用CYCLE81循環，無法保證加長刀具的定心效果。針對上述問題，準備從子程序方面解決，由于鉆孔位置偏移，說明鉆孔時需要多次定位，因此開發出定位孔加工循環程序TMK如下。

這個循環在每次進刀時會重新定位4次，保證了孔位置準確。該程序中RTP表示返回平面，RFP表示加工平面，SIDS表示安全距離，DP表示最終鉆深，DPR表示相對的鉆深，RCD表示停刀退回時的角度。

該程序用法如下：將子程序TMK放入到系統子程序文件夾中，然后在主程序調用時，注意在程序段開頭最上方加上EXTERN TMK（REAL，REAL，REAL，REAL，REA，REAL）。

4 結束語

根據上述試驗可以看出，通過對刀具、加工參數、加工程序進行改進，解決了發動機板位置孔無法使用機床加工的問題。同時完成了對加工參數、加工程序的試驗，目標達成，試驗報告見表2。

對于需要大長徑比刀具進行加工，同時對精度要求相對較低的孔鉆攻工序，按照表2的工藝方法，可以在不使用阻尼抗振刀具的情況下，以一種相對經濟的加工方式完成。

表2 試驗報告