浮動鏜削工藝在軸聯接法蘭孔拂配加工中的應用及質量控制

江蘇省江陰中等專業學校 （214400） 朱達新

船舶的中間軸和螺旋槳軸聯接法蘭安裝成一體后（見圖1、圖2），因軸的尺寸較大，螺栓孔無法直接在車間內場的鏜床上加工，需要在生產現場用外鏜的方法加工，且孔的公差要求為±0.015mm，表面粗糙度值Ra≤1.6μm。拂螺栓孔與螺栓為過盈配合，過盈量在0.015mm左右。拂螺栓孔的外鏜孔是把鏜缸機及機架安裝在靠近法蘭端的中間軸頸上，用普通鏜刀進行粗鏜、半精鏜、精鏜和浮動鏜刀切削的方法，要求精鏜后需留0.08～0.12mm的加工余量，供浮動鏜刀精加工。

浮動鏜刀規格的選擇可根據聯接法蘭拂螺絲孔的設計要求進行選擇和調節（見圖3）。浮動切削分粗浮和精浮兩次加工過程，從理論角度上講，若操作人員能嚴格按照圖樣、工藝規范及作業指導書施工，加工后可獲得IT9～IT7級尺寸精度，且內孔的表面粗糙度值可控制在Ra=（1.6～1.8）μm。但在實際生產中，受操作方法、鏜缸機精度及施工環境等因素影響，加工質量不穩定，不能完全滿足設計要求。因此，筆者就如何控制好中間軸、螺旋槳軸的拂螺栓孔浮動鏜孔加工質量進行探討，作如下分析。

圖 1

圖 2

圖 3

圖 4

1. 浮動鏜孔切削加工軸聯接法蘭螺栓孔工藝

（1）鏜缸機安裝與注意事項。選用好鏜缸機后，應對設備進行精度檢查并調整（見圖4、圖5）。主軸運轉應輕松、平穩，不能有振動，主軸的跳動量和圓度≤0.01mm，主軸錐孔的跳動量≤0.02mm。加工過程中應嚴格執行工藝紀律，做好三檢工作，經常校對計算器具，精加工時必須等工件冷卻后再進行浮動精加工。鏜缸機安裝要牢靠，鏜缸機主軸回轉中心與浮動鏜排的中心必須一致，刀排的方榫孔必須垂直鏜排中心并且要對稱，浮動刀片在鏜排中能自由滑動，刀片與鏜排方榫孔之間的間隙應控制在0.03～0.05mm。鏜缸機旋轉速度要均勻，以確保浮動鏜削時的穩定性。

圖 5

（2）浮動鏜孔加工過程。開始浮動鏜削時，為引導浮動鏜刀進入孔中，應用手扶正浮動鏜刀，慢慢引導使其接近孔邊緣處，同時采用手動進給；在浮進2～3mm后，改用機動進給，以獲得均勻的進給量。此時應及時清理刀片上的切屑，輸入充足的切削液。切削液一般采用植物油和機油混合使用，冷卻效果較好。當浮動鏜孔完畢，應停車將浮動鏜刀從方榫孔拔出后，再將鏜缸機主軸縮回到起始位置，否則浮動刀片可能會在孔壁上留下刀痕，影響零件加工精度。

2. 影響浮動鏜孔加工質量的因素

（1）浮動鏜刀工藝參數方面的影響。對加工精度影響方面主要包括鏜刀的材質、幾何角度等，還有表面粗糙度的合理選擇也對鏜孔加工質量有較大影響。浮動鏜刀直徑是根據加工孔的公稱尺寸和公差以及在鏜孔過程中被加工孔的擴張量或收縮量來決定鏜刀的實際調節尺寸。

浮動刀具的排號選擇應根據不同加工材料選擇不同的浮動刀具牌號。浮動刀排的前角、后角，由于孔加工余量較小，切削僅在切削刃處進行，切屑與刀具的前面盡可能減少接觸。特別是在切削塑性較大的材料時，為使切屑順利流出避免切屑粘滯在切削刃上，應適當增加前角。浮動刀的后角不宜過大，后角太大易使切削過程產生振動，同時也會加快刀具的磨損。刀具直徑的減小直接導致鏜孔直徑的減小，質量就不能滿足設計要求。

浮動鏜刀切削刃寬度因素，浮動刀的切削刃較寬或過大時會增加切削力，這樣摩擦力矩和切削熱量隨之增大，對孔壁的擠壓比較嚴重，容易發熱將孔徑脹大。一般選擇浮動刀的刃寬不超過走給量的1.5倍時比較合適。

浮動切削刃前面的斜刃，是刀具進入孔的導向，導向刃適當長一點，角度小一點，有利于浮動刀具的定位，否則在浮鏜加工時容易使孔產生位置偏差。

在浮動刀鏜孔切削用量方面，鏜削用量的大小也是影響孔加工質量很重要的因素。它對鏜削過程中產生的切削力、切削熱以及切屑瘤，對加工精度、表面粗糙度都有較大的影響，一定要合理選用。

（2）浮動刀排的因素。浮動刀排自身精度越高，尺寸就容易控制，加工后的孔表面粗糙度值就低。特別是浮動鏜排的浮動刀方孔配合尺寸間隙、與軸心線的對稱度、垂直度和鏜孔機主軸的同心度都會影響孔加工的尺寸精度。

浮動刀排的方榫孔中心必須對稱于鏜機主軸回轉中心線，確保使用時浮動刀的兩切削刃通過工件孔的回轉中心，切削時切削刃口必須在同一切削剖面上，使兩切削刃受力均勻。切削過程中的切屑沒有及時清理，碎屑容易附在刀面上不容易排出，導致切削不順暢。

粗鏜時預留浮動加工量太大，導致切削余量過大，容屑槽被切屑堵塞，切削液流不進去可能導致刀瘤的產生，結果是刀和工件之間產生熱量而變形。

（3）鏜削余量的影響。浮鏜余量留得太小，浮動鏜削時有的精鏜加工的走刀痕跡不一定能全部浮出；若浮鏜余量留得太大，勢必會加大浮動切削刃的切削負荷，破壞了浮削過程中的穩定性，增加了切削熱，使浮動刀的直徑脹大，孔徑也隨之擴張，切屑的形成必然呈撕裂狀態，造成加工表面質量差和孔的尺寸超差，切屑余量過大或過小都會影響浮鏜孔的加工質量，一般留0.08～0.12mm的加工余量比較合理。

3. 結語

加工時應根據加工材料不同合理地選擇鏜削深度、切削速度及進給量，這3個要素相互影響，當鏜削余量較大時，切削速度、進給量就不能選得過高；反之，如果切削速度和進給量選取較小值時，則可適當提高切削速度。當然，為了更好地控制浮動鏜孔的加工質量，除了浮動鏜刀的幾何參數及鏜削用量外，可在鏜削過程中，選擇合適的切削液，方便排屑和冷卻，這樣也有利提高孔的加工精度和降低表面粗糙度值，從而提高加工質量。