基于深孔鉆鏜床的一種深孔加工導(dǎo)向體的設(shè)計(jì)

柳 東葉明國李 娟

基于深孔鉆鏜床的一種深孔加工導(dǎo)向體的設(shè)計(jì)

柳 東1葉明國2李 娟3

（1.天津賽瑞機(jī)器設(shè)備有限公司，天津 300301；2.中科院山東綜合技術(shù)轉(zhuǎn)化中心煙臺中心，煙臺 264003；3.煙臺生產(chǎn)力促進(jìn)中心，煙臺 264003）

針對深孔鉆鏜床上大直徑鏜頭鏜削深孔時(shí)，抱桿加工生產(chǎn)效率低下和加工深孔直線度差的技術(shù)難題，通過增設(shè)一個(gè)輔助導(dǎo)向體，實(shí)現(xiàn)鏜桿與工件的相對旋轉(zhuǎn)，不僅大大提高了生產(chǎn)效率，而且使深孔直線度得到很大改善。

深孔鉆鏜 抱桿加工 導(dǎo)向體 相對旋轉(zhuǎn)

引言

深孔是指孔的深度與工件直徑比大于10的孔。隨著機(jī)械工業(yè)的迅速發(fā)展及新型材料的出現(xiàn)，加工精度的要求越來越高，提高生產(chǎn)加工效率和加工精度顯得愈發(fā)重要。在深孔鉆鏜床上采用不同的加工方式，對孔的直線度具有明顯的影響。最佳直線度是由相對旋轉(zhuǎn)得到的，即鉆鏜頭和工件以相反的方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；較好的直線度是由工件旋轉(zhuǎn)得到的；單單鉆鏜桿的旋轉(zhuǎn)將使直線度變差。一般情況下，當(dāng)深孔鉆鏜床進(jìn)行鏜削擴(kuò)孔時(shí)，選用工件旋轉(zhuǎn)、鏜桿不旋轉(zhuǎn)的加工方式。

1 傳統(tǒng)深孔鏜削的特點(diǎn)

（1）加工原理。深孔鉆鏜床加工大直徑深孔，當(dāng)鏜頭直徑超過授油器前端導(dǎo)向裝置孔徑時(shí)，受授油器內(nèi)部油路系統(tǒng)孔徑尺寸的限制，導(dǎo)致前端鏜頭導(dǎo)向裝置不能滿足鏜頭的配合，無法進(jìn)行鏜頭導(dǎo)向，降低了功效和加工要求，不能滿足生產(chǎn)加工工藝要求。在這種情況下，要繼續(xù)加工，加工原理是縮小鏜頭導(dǎo)向裝置的孔徑，使其與鏜桿形成過渡配合關(guān)系，即所謂的抱桿加工，改鏜頭導(dǎo)向?yàn)殓M桿導(dǎo)向，使鏜頭懸置在授油器外。

（2）加工特點(diǎn)。抱桿加工過程中，如果采取鏜桿旋轉(zhuǎn)，會(huì)直接使導(dǎo)向套與鏜桿之間產(chǎn)生摩擦，造成導(dǎo)向套與鏜桿的磨損，從而減少其使用壽命，降低加工效率，進(jìn)而直接影響加工深孔的精度。因此，在加工過程中，必須限制鏜桿的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鏜桿只能相對工件做軸向進(jìn)給，由傳統(tǒng)復(fù)合加工變成單一運(yùn)動(dòng)。單一運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致加工深孔的直線度相對變差。此外，因采取過渡配合，冷卻潤滑變難，供油方式只能為后給油，供油路徑變長，油壓變小，油效變差。更大的變化是，相對切削線速度大大減小，導(dǎo)致生產(chǎn)效率大大降低。

2 導(dǎo)向體設(shè)計(jì)

（1）設(shè)計(jì)思路。從傳統(tǒng)深孔加工的原理與特點(diǎn)可知，獲得深孔最佳直線度的方法是實(shí)現(xiàn)鏜桿與工件的相對旋轉(zhuǎn)；提高工件的旋轉(zhuǎn)速度只能有限地提高生產(chǎn)效率，但要大幅度提升切削線速度，必須讓鏜桿實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。所以，為了解決抱桿加工生產(chǎn)效率低下，且加工深孔直線度差的技術(shù)難題，最佳方案是實(shí)現(xiàn)鏜桿與導(dǎo)向裝置的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

（2）設(shè)計(jì)內(nèi)容。圖1為導(dǎo)向體。圖中，1為微調(diào)螺栓，2為導(dǎo)向體內(nèi)筒，3為導(dǎo)向體外筒，4為前密封油槽，5為后密封油槽。

圖1　導(dǎo)向體圖

從圖1可以看到本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)由5個(gè)部分組成，采用的設(shè)計(jì)原理為，導(dǎo)向體外筒與授油器內(nèi)筒進(jìn)行過渡配合。工作時(shí)，授油器向前移動(dòng)，將導(dǎo)向體與工件端面及授油器緊密貼合。通過后密封油槽中的密封圈實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向體外筒與授油器間的油路密封；前密封油槽中的密封圈將導(dǎo)向體外筒與工件端面間的油路密封，杜絕了泄油，保證了油壓。導(dǎo)向體外筒小軸徑部分，內(nèi)孔與鏜桿間存在2～3mm的間隙，以實(shí)現(xiàn)油路的暢通。該結(jié)構(gòu)亦避免了深孔鏜桿旋轉(zhuǎn)時(shí)與授油器內(nèi)筒內(nèi)壁的摩擦，實(shí)現(xiàn)了深孔鏜桿相對工件的自由旋轉(zhuǎn)；導(dǎo)向體內(nèi)筒孔徑與相應(yīng)鏜頭相配合，以實(shí)現(xiàn)抱頭加工方式。具體工作狀態(tài)如圖2所示。

圖2 導(dǎo)向體工作裝配圖

圖2為導(dǎo)向體工作裝配圖。圖中的1為工件，2為中心架，3為深孔鏜頭，4為導(dǎo)向體，5為授油器，6為鏜桿，7為鏜桿支架。

從圖2中可以看到，在鏜孔工作期間，導(dǎo)向體內(nèi)筒的外徑與導(dǎo)向體外筒的內(nèi)孔之間采取間隙配合。在床體主軸旋轉(zhuǎn)加工過程中，導(dǎo)向體內(nèi)筒與導(dǎo)向體外筒的同軸度要求由導(dǎo)向體外筒的調(diào)整螺栓通過微調(diào)來保證，本設(shè)計(jì)可以裝配規(guī)定范圍，裝備簡單，操作方便，不同規(guī)格的導(dǎo)向體內(nèi)筒，通過更換與深孔鏜頭的切削刃直徑相配合的不同導(dǎo)向體內(nèi)筒，可以實(shí)現(xiàn)一定直徑范圍的深孔加工，刀具配套系列化、標(biāo)準(zhǔn)化易實(shí)現(xiàn)，從而大大提高了導(dǎo)向體的配合加工能力。移動(dòng)授油器通過前密封油槽實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向體與工件之間的油路密封，實(shí)現(xiàn)油路的閉合與循環(huán)，保證導(dǎo)向體工作時(shí)需要的穩(wěn)定油壓及工件加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。

3 使用效果

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性及工作效果，以在DZC106深孔鉆鏜床上批量加工Φ300mm×3000mm的S1310缸筒深孔為例進(jìn)行綜合分析，從驗(yàn)證效果的對比來看，若采用傳統(tǒng)深孔加工方法對上述深孔進(jìn)行加工，進(jìn)給速度為3mm/min，加工相同水平的小孔，時(shí)間為50小時(shí)，深孔形位公差波動(dòng)范圍的高位概率較大；改用設(shè)計(jì)導(dǎo)向體后加工，鏜桿可自由旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度高達(dá)27mm/min，加工時(shí)間約為6小時(shí)。采用該方式，加工速度就提高了9倍，加工時(shí)間縮短到傳統(tǒng)的1/10，深孔形位公差波動(dòng)范圍的高位概率較小，既提高了加工質(zhì)量，又大大提高了加工效率，節(jié)省大量工時(shí)，降低了勞動(dòng)成本。由此可見，新的深孔加工方法的使用與傳統(tǒng)加工方法相比，在工藝不變的前提下，提高了加工質(zhì)量，節(jié)省大量勞動(dòng)成本，大幅提升了加工車間的生產(chǎn)效率。

4 結(jié)論

通過對基于深孔加工導(dǎo)向體的設(shè)計(jì)的深孔鉆鏜與傳統(tǒng)加工方法進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，新的深孔加工方法的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，通過實(shí)現(xiàn)加工過程中鏜桿相對工件自由旋轉(zhuǎn)這一條件，不僅取得了深孔加工的最佳深孔直線度，而且大大提高了刀體與工件間的相對切削速度，提高了生產(chǎn)率。同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了供油方式由后給油變?yōu)榍敖o油，增強(qiáng)了供油效果。本設(shè)計(jì)具有加工簡單、操作方便、成本低廉、經(jīng)濟(jì)效益可觀等優(yōu)點(diǎn)，因此，具有較高的推廣價(jià)值。

[1]展海瑜.數(shù)控深孔鉆鏜床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2012，（2）.

[2]譚德寧，梁斌順.數(shù)控深孔鉆鏜床的設(shè)計(jì)與研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2012，（8）.

A Kind of Guide Body Designed For Deep Hole Processing Based on Deephole Drilling-boring Machine

LIU Dong1, YE Mingguo2,LI Juan3
(1.Tianjin Seri Machinery Corporation,Tianjin 300301;2. Yantai Center of Shandong Comprehensive Technology Transformation Center, Chinese Academy of Sciences, Yantai 264003;3.Yantai Productivity Promotion Center,Yantai 264003)

In order to resolve the technical problems of lower efficiency and poor linearity which are happened in large and deep hole’s machining by enclasping the boring bar on deep hole drilling and boring machine, by adding an auxiliary oriented body, we realized the relative rotation between boring bar and workpiece, it not only greatly improve the production efficiency, at the same time make the deep hole straightness greatly improved.

deephole drilling-boring,machining by enclasping the boring bar,oriented body,relative rotation