提高組合鉆床深孔加工質量的幾點措施

宋亞林

0 引言

組合鉆床的深孔加工，是對長徑比不小于5～10的孔[1]進行加工。

某公司需要利用組合鉆床的動力頭來加工汽車發動機箱體上的孔系零件，孔系零件位于箱體的某一側面，被加工零件的材料為HT200，小孔的個數為5，小孔的直徑為Φ5±0.45 mm，每孔深度50 mm左右。每小時須加工55件。被加工孔通常是作為軸承的潤滑油孔，其精度要求是孔徑尺寸精度達到IT8～IT10；孔的偏斜度≤0.8～1/50（加工孔深）；加工孔表面粗糙度：Ra1.6～Ra3.2，小孔位置如圖1所示，K1至K5為小孔中心。

圖1 帶輪結構示意圖

該公司在設備使用了一段時間后發現，深孔加工的工序尺寸無法滿足公差要求，設備打刀現象頻繁，而且還經常出現其他故障現象，影響了正常生產。因而決定采取措施提高深孔加工的質量。

1 影響深孔加工質量的問題分析

1.1 刀具及加工系統的選擇

由于該公司主要加工Φ5 mm左右的深孔，單面多孔[3]，孔徑小，要保證孔的精度，單刃外排屑的槍鉆深孔加工系統適合加工這類小直徑深孔。

1.2 槍鉆深孔加工中存在的問題分析

經過現場測繪分析認為，該公司的組合鉆床深孔加工系統存在以下主要問題：傳動不合理，支撐不穩定等。

原傳動方案是通過V形帶傳動，一臺電機驅動主動帶輪，利用鍥形帶轉動方式同時帶動5個鉆軸轉動，由于帶的包角嚴重小于120°的要求值，打滑現象嚴重，鉆床主軸的動力不足。這種帶傳動方式存在嚴重缺陷。

原組合鉆床主軸的徑向跳動過大。分析認為其原因應為原組合鉆床的精度不夠或是設備老化引起誤差增大。

槍鉆系統的深孔加工是處于封閉或半封閉的狀態下，故不能直接觀察到槍鉆系統刀具的切削情況。只能憑操作人員的經驗來判斷。

該槍鉆工藝系統的剛性差。因受孔徑尺寸限制，孔的長徑比較大，鉆桿細而長，剛性差，易產生震動。此外，由于孔深，切屑經過的路線長，存在切屑不易排出的問題。

2 提高組合鉆床深孔加工質量的措施

2.1 設備改造

針對原來的傳動方案不合理問題，新的傳動方案中采用了3臺電機帶動5個鉆軸轉動，如圖1所示，Z1至Z3為電機帶輪。新方案提高了帶輪的包角，并將原鍥形帶傳動換成齒形同步帶傳動，盡量進行功率損失的彌補，可以提高傳動效率。又因為所鉆的孔徑為Φ5 mm左右小孔，需要較高的轉速，故而采用大帶輪帶動小帶輪旋轉，以此加快鉆床主軸的旋轉。引入數控加工控制，將原三相異步電動機換成三相異步變頻調速電機，實現變頻調速處理。

原來的加工系統中，槍鉆有兩處支撐。為了提高支撐強度，在改造方案中，在對原有設備未作大改變的前提之下，增加了一處支撐，以彌補槍鉆刀桿剛性差的不足。

2.2 采用合理的工藝措施2.2.1合理導向措施

采用導向套固定在機床上，扶持槍鉆刀具與機床主軸的同心，保證鉆頭入口時刀具的穩定性，防止孔的偏斜，提高了被加工孔的精度，并確保了刀具壽命（如圖2所示）。

圖2 深孔鉆床結構示意圖

2.2.2 刀頭材料合理選擇

根據零件材料性質、深孔加工精度、技術要求等條件，選擇相應的加工方法和刀具。由于箱體零件的材料主要為HT200，脆性大。所以刀具材料選擇YT類硬質合金為主，如YTS25、YT15等。所允許的切削速度和進給量得到提高。

2.2.3 有效的冷卻方式

由于低粘度切削液更適用于高切削速度的深孔加工。而且低粘度切削液更適用于小直徑深孔，以便降低粘滯阻力，減少液體能量損失。所以，該設備深孔加工選用浸透性好、粘度低的乳化液或離子切削液。

為了保證冷卻液能順利的流到鉆頭切削區中，并順利排出切屑，所以采取了提高流量和壓力的強制有效方式，使冷卻液和切屑順利都能排出。通過實踐摸索和參考機械工藝手冊，最終選擇了切削液的壓力為5～10 MPa，流量為20～50 L/min.當進給量加大時，壓力和流量相應增加。

2.2.4 合理的夾緊定位方式

由于箱體的底面較平整，選擇箱體的底面作為定位基面進行“一面兩銷”方式裝夾。因為孔中心線與定位基準面平行，所以在深孔加工時，采用臥式機床；一次鉆削加工即能達到尺寸要求和精度要求，而不需要留加工余量。

3 結束語

通過采取設備改造和提高工藝手段等措施，使得組合鉆床的深孔加工質量得到提高。產量達到了每小時60件，深孔的精度等級能達到IT8-IT9，表面粗糙度可達到Ra1.6，滿足了客戶的要求。實踐證明，所采取的設備改造及工藝改造措施是有效的。

[1]李 強.基于機械加工的深孔加工技術[J].現代制造技術與裝備，2017（1）：124-125.

[2]何定健，李建勛，王 勇.深孔加工關鍵技術及發展[J].航空制造技術，2008（21）：90-97.

[3]唐來明，林 松，魏吳成.N485齒輪室單面多孔鉆床設計[J].現代機械，2009（2）：14-16.