深孔加工技术改进

Ｔ　ｎ　栏目主持　赵宇龙　深孔加工技术改进　中国船舶重工集团公司第７２２研究所　（湖北武汉孔的加工是机械加工中最常见的加工形式。当　长径之比大于５时，则为深孔加工。随着机械工业　的迅速发展、新型材料的出现、加工精度要求越来　越高，孔加工难度越来越大，深孔加工往往成为　“卡脖子”工序。因而充分了解和认识深孔加工的　原理及特点，对提高深孔加工的效率，保证产品质　量都是十分重要的。　１．深孔加工的特点　由于深孔加工是在封闭状态下进行的，加工过　程中无法观察其切削状态，故有其独特的特点，具　体如下：　（１）不能直接观察到刀具切削情况，只能凭　经验、听声音、看切屑、观察机床负荷和压力表、　触摸振动等来判断切削过程是否正常。　（２）切削热不易传散，须采取强制有效的冷　却方式。　（３）切屑不易排出，需要控制切屑长短和形　状，并进行强行排屑。　（４）工艺系统刚性差，由于孔的长径之比较　大，钻杆细而长，因而支承导向极为重要。　２．活塞杆的深￣ＦＬｓｂｎ工　（１）加工零件特点　图１所示零件为某型天　图１活塞杆　３２　参磊　棚工　４３００７９）　杨德群徐家品　线液压综合试验台中的活塞杆，该零件采用４５钢　实体棒料经调质处理至硬度２２０～２５５ＨＢＷ后制作　而成。加工前的毛坯尺寸为　ｌ５０ｍｍ×３　０１０ｍｍ，　要求在毛坯上加工一深盲孔，孔径为￣ｂ６５ｍｍ、深　２　８００ｒａｍ，长径之比达４３倍。　（２）原始工艺装备：最初　所采用的工艺装备：一是￣ｂ５５ｍｍ　钻杆，其内孔为　２８ｍｍ；二是　￣ｂ６５ｍｍ内排屑式镶硬质合金钻　头，如图２所示。然后用过渡接　头把钻头和钻杆联接在一起。　图２内排屑式　（３）原始加工方法：最初　合金钻头　所采用的加工方法是：首先在卧式车床加工弓ｌ孔　６５．１６ｍｍ×１９０ｍｍ，然后上深孔钻镗床，进行钻　孔。加工时，主轴箱主轴转速为１１２ｒ／ｍｉｎ，钻杆箱　转速为８１ｒ／ｍｉｎ，工件与钻头相对转速为１９３ｒ／ｍｉｎ，　切削速度为３９．４ｍ／ｍｉｎ；进给量为１３．５ｌｍｍ／ｍｉｎ，　内排屑冷却油压为０．３ＭＰａ。　（４）问题：刚开始钻孔时还比较顺利，待　钻头在钻入６００ｍｍ深后，钻杆发生颤抖；再钻到　７４０ｍｍ深时，钻头硬质合金镶块挤掉或崩刀。后来　连续换了两个钻头，也将硬质合金挤掉或崩刃。于　是又连续换了一只高速钢钻头，又导致切削部位过　热烧蚀、退火。此时，已钻￣ｌｌ８００ｍｍ深处，就再也　无法进行下去了。　该工件完工日期迫在眉睫，即使花上几千元联　系外协加工，也没有哪个单位愿意承接。我们冷静　下来查找原因，现场分析，提出以下导致钻头损坏　的原因：　一是内排屑油压过小，钻杆排屑孔小且不圆，　使排屑困难，切屑滞流在钻头切削部位，导致硬质　Ｔ　ｎｉ　合金钻头切削部位挤掉或挤裂。　二是钻头的硬质合金导向部分尺寸为　６４．９５ｍｍ，小于所钻出的孔径尺寸，硬质合　原始　状态　／ｒ．ｍｉｎ　切削参数调整表　主轴转速　钻杆箱转速　相对转速　切削速度　进给速度　油压　／ｒ－ｍｉｎ　／ｒ．ｍｉｎ　／ｍ．ｍｉｎ一　／ａｍ．ｒｍｉｎ一　／ＭＰａ　金导向起不到支承导向的作用，其间隙过大，　ｌ１２　８１　１７Ｏ　１９３　３１Ｏ　３９４　．ｌ３．５１　３２　Ｏ＿３　０．钻杆颤动，钻头的硬质合金撞击工件内壁，导　改进后　１４０　致硬质合金头崩刃或撞掉。　状态　６３　４　３．加工改进措施　（１）工艺装备改进：在对已加工的孔进行了　认真的测量后，证明已钻的８００ｍｍ深的孔及其孔　径大小不一，都偏大，最小为　６５．２０ｍｍ，最大为　６６．２０ｍｍ。经分析认为，钻头的损坏是钻头导向　块未起到导向支承作用，且与切削前速度低、进给　量小而导致钻削时失稳、钻杆颤动有关。　于是，在原有工艺装备基础上进行了改进，具　体做法如下：　针对已经加工出的８００ｍｍ深的孔，在车床上用　木键支承的方式，将其扩镗至≯６５．６ｍｍ，使孔径差　异减小，从而使其导向键真正起到支承导向的作　用。　用调质处理后的４５钢制作一个导向支承联接套　（见图３），并采用桦木材料做导向键。木键的导　向支承直径为　６５．９ｍｍ，使其能紧贴管壁，经浸油　膨胀后，更能起到支承导向作用。　ＡｍＡ　Ｂ—啦　２　图３导向支承联接套　（２）切削参数调整：在改进了工艺装备基础　上，又对切削参数进行了调整，即：提高主轴转　速、钻杆箱转速、加工切削速度，加大进给量，具　体调整值如附表所示。　（３）改进后加工：在加工过程中钻杆振动较　大，是因为木键太紧，与孔壁摩擦力较大引起的，　但切屑排出较为流畅，切屑为“马蹄状”，剩下　的２ｍ长的深孔仅用了７０ｍｉｎ就完成了。当退出钻头　时，钻头完好无损，测量退出后的导向木键尺寸为　６５．１０ｍｍ。活塞杆内孔孔径检验合格。　４．经验与体会　通过以上深孔加工中的成功实践我们总结出以　下几点经验和体会：　（１）进行深孔加工，关键是引孔的加工，引　孔的尺寸应比钻头大０．０１～０．０３ｍｍ，表面粗糙度　值为　＝３．２　ｍ。　（２）导向套的木质导向键最好比钻头的实际　尺寸大０．２０ｍｍ，可减少摩擦力，又可真正起到支　承导向的作用。　（３）为了使排屑顺畅，油压选０．４～０．６ＭＰａ为　宜。　（４）切削速度为６０～８５ｍ／ｍｉｎ，给进量应为　０．００９～０．１５ｍｍ／ｒ。这条经验在加工过程中体会最　深，当切削速度和给进量增加到以上范围时，反而　切削平稳，加工十分顺畅。　通过对工件特性的分析，正确选取合适的装夹　方法、刀具材料、主要几何参数及切削用量，可以　很好地解决深孔加工中由于切削力和切削热的影　响，并且在保证工件加工质量的前提下，提高生产　效率。　５．结语　在科技高度发展的今天，新的材料，新的刀　具，新的ＤｎＴ方法越来越多，应用越来越广，在满　足产品质量的前提下，如何运用合理的加工方法，　最大限度地提高生产效率将是我们永不改变的目　标。Ｍ　（收稿日期：２０１２１２０１）　磊　冷加工－　３３