高精度微孔的數控鏜削加工工藝研究

摘?要：文章以限壓閥座產品中高精度微孔的鏜削加工為例，對微孔加工工藝的難度進行分析，提出優化的工藝方案，并將此方案和措施成功應用于生產實踐中，從而為同類零件的微孔鏜削加工積累經驗，進而解決機械生產中高精度微孔難加工的問題。

關鍵詞：高精度微孔;數控鏜削;鏜刀;刀具角度

限壓閥是汽車發動機潤滑系統的重要部件，起調節、控制主油道機油壓力的作用。圖1為 WR28-006型限壓閥的閥座零件圖，材料為16MnCr5，熱處理要求720±50HV10。分析閥座零件圖，可知2.5mm的中孔孔徑較小且精度要求高，數控車削該類零件時，中孔的鏜削加工難度較大。文章對鏜削加工微孔的工藝難點進行分析，提出解決此類問題的工藝方案。

1 高精度微孔加工工藝難點分析

難點主要有兩個：

其一，鏜削加工孔徑為2.5mm的微孔時，易發生刀具脆裂，且使用時中孔需與一閥芯零件偶配，因而該微孔的加工精度要求高，加工難度較大;其二，鏜削微孔時，切削液難以到達刀具的切削刃部位，因而散熱與排屑條件差。

2 工藝難點解決方案

2.1 采用優化的加工工藝流程

（1）設備的選擇。選擇精度較高的數控車床，如DMG V310V1數控車床，其主軸徑向跳動誤差為2.5um，軸向跳動誤差為3um;重復定位精度為4um，可用于該零件的車削加工。

（2）加工工序安排。先將2.5mm的中孔鏜成2.4±0015mm，留0.1mm余量進行熱處理后的磨削加工，在鏜削加工時確保2.5mm中孔有較高的形位精度。其次，零件在車削時，分兩次裝夾，安排兩道工序進行加工。工序一，車左側內外形，同時將0.8mm孔打出，以方便后一工序加工;工序二，鏜削軟爪，裝夾15.6mm的外圓，以零件左端面進行軸向定位，再加工右側其余內腔。

2.2 工序二中加工2.4±0.015mm小孔的工步安排

工步1：2mm中心鉆鉆孔，孔深2mm，S=2000RPM;

工步2：2.3mm鉆頭鉆孔，孔深4.6mm，S=1500RPM;

工步3：2.3mm平底鉆，括削底平面，S=2000RPM;

工步4：鉆外孔口60°;

工步5：60°尖鉆，括內座面，括深5.1mm，S=1800RPM;

工步6：精鏜刀鏜2.4內孔，S=1500RPM，F=0.03mm/r;

工步7：另一支60°尖鉆精括內座面，括深5.25mm，S=2500RPM，F=0.015mm/r。

2.3 刀具的選用

需訂做特殊刀具：60°尖鉆和小孔微型鏜刀。其中微型鏜刀是關鍵，需采用整體涂層硬質合金，以保證其耐磨性。結構尺寸如圖2所示。鏜刀長徑比為6.7/1.6=4.2，屬于細長刀，剛度差，鏜削時易產生振刀，導致孔壁粗糙度差，孔的形狀產生誤差，要選擇合適的切削用量，F值在精鏜時取0.03mm/r，為防止機床振動，轉速S也不宜太高。刀具的安裝也是鏜削微孔要重點注意的問題，如果刀具安裝時刀尖低于中心高，將影響刀具的切削性能。主要表現在：

①切削刃相對于工件的主后角減小，導致刀具的后刀面與工件接觸，使刀片與工件之間發生摩擦，當刀片旋轉時，這種摩擦進一步會使刀尖發生偏離，導致刀具更深地切入工件。

②當刀具后角減小時，刀頭相對于工件的前角也增大，從而引起刀具后側刮削工件，引起刀具振動并損壞刀具。這種情況在鏜削小孔時尤為嚴重。

為此建議安裝鏜刀時刀尖略高于中心高（但應盡可能接近中心高）。這樣可使刀具相對于工件的法向后角增大，切削條件得到改善。刀具前角也將減小，這樣可穩定工作壓力。

最后要注意的是鏜削微孔時刀具進給路線的安排，每次切削進給完成，鏜刀都要完全退至工件端面外側，讓冷卻液能完全沖刷到切削刃，以保證刀具的散熱和切屑的排出，提高刀具壽命。

3 結論

綜上所述，鏜削高精度微孔時應特別關注以下幾個問題：正確安裝鏜刀，使其刀尖略高于中心高;采用正前角刀片;采用較小的切削速度和進給量;采用較好的冷卻方式排出鐵屑。本文提出的工藝方案和措施已多次應用于此類零件的生產試制，經過實踐驗證，此方案能夠很好地解決高精度微孔鏜削加工難的問題。

參考文獻：

[1]張沛森.高精度微孔鏜削加工工藝的優化研究[J].機電工程，2015.06.

[2]孫銓.高精度微孔加工刀具的研究.東華大學，2013.

作者簡介：谷育紅（1969-），女，副教授，加工中心高級技師。