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端面深孔及偏心斜孔的加工方法研究

刘扬++战开明++李宝生++杨柳

摘 要：深孔加工一直是机械加工中的瓶颈点，文章探索研究了零件端面深孔及偏心斜深孔的加工方法，尝试采用立式加工中心及坐标镗床来实现偏心斜孔及深孔的加工，为行业内深孔加工技术奠定了基础。
关键词：深孔；斜孔；加工方法
引言
零件为研制产品，无专用工装，加工过程中通过自制小工装、组合工装来完成。此外，尝试采用立式加工中心及坐标镗床来实现偏心斜孔及深孔的加工。
1 零件介绍
零件为铸件，其主要结构为：一侧为法兰面及直径Φ5的偏心斜深孔，一侧是直径为Φ2的深30.9mm的深孔，其理论壁厚值为1mm，第三侧面为Φ6的通孔，且图纸要求3个侧面孔的中心线同一空间径向平面上位置偏差不大于0.3。
2 工藝性分析
目前尚无加工细长孔的专用工装及设备，钻深孔时，因钻头细长、强度低、刚性差、易变形，为了达到一定的加工精度，就必须增加加工次数，若钻头刚度不足，进给速度快，钻孔容易产生引偏，使被加工孔的中心发生偏斜，此外由于切削情况看不清，测量和控制尺寸、冷却和排屑都比较困难，这给加工带来了极大的困难。
3 试验加工
3.1 确定加工方案
考虑到装配要求，结合设计基准，此零件的加工基准我们选择了法兰面端。首先从法兰端入手，为保证后续各方向孔及尺寸精度要求，端面及端面孔采用一次加工，设备选用立式加工中心。夹具设计上首次的方案是以另一侧端面为基准，夹紧方形平面。
3.2 加工试验
试加工首件时零件发生偏移，法兰孔中心距及零件总长均超差，通过研究发现因装夹面为毛料面，平面间平行度差，夹紧受力时导致零件随之倾斜。根据出现的状况，在夹具上进行了一些改进，侧面方面增加辅助支撑及角向限制，此外，切削进给量由原来的0.2mm调整为0.1mm，确保了基准面及基准孔的精度。此零件加工中的重点兼难点是之后的两个深孔的加工。
所谓深孔是指孔深与孔径之比大于5的孔。我们所要加工的孔是深径比约15倍的，并且带有倾斜角度的，加工中钻头与孔壁有较长的接触与摩擦，切削条件差；切削液难于送到切削区；钻削抗力剧增，易造成钻头偏离和钻头折断等现象。
影响深孔加工的因素很多，其中加工方法，加工设备及加工参数，排屑问题是几大关键因素。
加工方法及设备的确定：
孔的加工方法常用的有车床上钻孔、钻床钻孔及电火花打孔。车床及钻床加工深孔，往往出现钻头颤动和磨损较快的现象，小钻头又容易折断。电火花打孔表面粗糙度差，且加工深孔时常出现孔径带锥度及孔偏现象。基于这样，我们尝试采用立式加工及坐标镗床来完成深孔及斜孔的钻削。
首先利用立式加工中心的优势，通过数控程序准确找到孔的中心位置，以保证设计尺寸要求，并用钻头打约5mm深中心孔。用此办法同样能找到偏心孔的位置。接下来再用坐标镗床继续加工。
3.3 参数的确定
在使用坐标镗床过程中，我们采用手工进给，以消除由于材质和组织的不均匀性引起的钻头折断，经过摸索确定了基本参数，如表1所示。
排屑问题：
由于孔径过小切削情况看不清，加之孔较深，排屑比较困难。因采用的是多次钻削，那么每次退出时把钻杆上的铁屑清理干净，再用压缩空气吹内孔，这样孔内的铁屑可以排除干净。
利用以上加工方法及参数，零件的深孔直径及偏心位置均得到了很好的保证。
4 结束语
此次零件的加工，利用立式加工中心和坐标镗床设备，自制小工装4套，组合工装4套，经过6个零件的试验加工，摸索出了比较稳定的加工参数，孔径尺寸、孔深度、孔的位置度均满足设计图样要求，为今后此类零件的加工方法奠定了基础。
参考文献
[1]魏鉴梅.结构件制造技术[M].科学出版社，2002，10.
[2]刘杰华，任昭蓉.金属切削与刀具实用技术[M].国防工业出版社，2006.
科技创新与应用2017年16期
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