深孔零件加工技术浅谈

深孔零件加工是机械加工中的一个难题,尤其是细长孔的加工。难点在于刀具细长、刚度差、强度低、易引起刀具偏斜,且散热困难等问题出现,从而达不到加工质量的要求。因此,在没有深孔加工的专用设备时，用普通设备加工深孔、细长孔,刀具和夹具的设计非常重要。

一、深孔、细长孔加工方法

深孔、细长孔加工过程：打中心孔―钻孔―一次扩孔―二次扩孔―铰孔

例：加工图1所示的细长孔定位套零件。

深孔加工是指孔深与直径之比L／d≥5的孔。大型企业对深孔零件的加工,主要采用专用的设备和特制辅助工装设备加工。对于中小型的加工企业只能在普通机床上,采用简易的工装对深细长孔进行加工。如图1所示的细长孔零件,因孔壁较薄,直接用11.8mm或11.9mm的钻头钻孔,一次切削产生的热量大,一次钻削加工孔壁粗糙度并且尺寸精度也较差,不宜直接用来进行精铰孔加工。因此,为了减小热变形和残余应力对精加工的影响,操作者应采取扩孔加工方法并充分浇注冷却液的方法减小粗加工留下的加工误差,以提高后续加工精度。

二、钻头的刃磨要求

齿轮定位套零件的加工,由于尺寸精度要求较高,所以,钻头的刃磨非常重要,尤其是对最后一次扩孔钻头的刃磨有特殊的要求。因此,操作者需要改进钻头的几何参数，操作要求如下：一是在两主切削刃上修磨出第二锋角,一般不超过75°,并在外缘刀尖角处研磨出两边R0.2～0.5mm的圆弧过渡刃,粗糙度达Ra0.4μm以下,且两个过渡刃相互对称,高度一致,以增大刀尖外缘处的强度和耐磨度,改善散热条件,减小孔壁的残留面积高度。二是将前端棱边磨窄,只保留0.1～0.2mm的宽度,修磨长度为4～5mm,以减小棱边与孔壁的摩擦。三是修磨副切削刃、前刀面和后刀面,用400号以上油石研磨,最好用600号以上油石研磨,研磨各部位粗糙度达到Ra0.4～Ra0.2μm。

三、铰孔及注意事项

1.浮动铰刀的设计

实践证明,扩孔有纠正形状位置精度的能力,而铰刀铰孔只能保证尺寸、形状精度和减小孔的表面粗糙度,但不能纠正孔的位置精度,有时,由于机床的振动,甚至铰出的孔会变成椭圆形。当孔的尺寸精度、形位精度要求比较高,表面粗糙度要求又比较小时,往往还要再安排一次手工铰孔加工。图1中,定位孔的圆柱度要求很高,为避免常规机用铰孔容易铰出椭圆孔的现象,可预先设计具有自动定心功能的浮动铰刀。选用12H7的直柄机用铰刀,为让铰刀起到浮动的作用,再设计一套辅助夹具,辅助夹具的安装孔要比铰刀的夹持柄部大2～3mm,然后将铰刀套在辅助夹具的安装孔上,用4～5mm钻头将安装孔连铰刀柄一起钻出一个定位孔,然后用圆柱销将铰刀安装在辅助夹具上，即可得到简易的浮动铰刀。为提高铰刀铰削时的刚性和夹具的夹紧力,浮动铰刀的辅助装置最好采用莫氏5号的钻夹头装夹。

2.铰刀的选用

铰孔的精度主要决定于铰刀的尺寸,因此,最好选择被加工孔公差带中间1／3左右的尺寸的铰刀。如图1零件要求铰12H7孔,则铰刀尺寸最好选择12mm+0.014mm尺寸的铰刀。选用铰刀时,铰刀刃口必须锋利,没有崩刃和毛刺。一般要用铰刀进行试铰,再根据铰出孔的实际尺寸对铰刀进行研磨,修正铰刀的直径,直至铰出合适的孔。

3.调整尾座轴线

铰孔前,操作者必须先调整尾座套筒轴线,使之与主轴轴线的同轴度在0.02mm之内,以提高铰孔时孔的质量。

4.选择合理的铰削用量

操作者要采用较小的切削速度,一般最好选择小于5m／min、进给量取0.2～1mm／r。铰削12H7的孔,车床转数要选得较低些,取n=30～50r／min,最好不超过100r／min。

5.选择合理的切削液

铰削12H7的孔,用97%柴油加3%的机油作切削液,铰出的孔尺寸精度及表面粗糙度更好。

四、采用浮动铰刀加工深孔的优点

一是夹具设计工艺简单,制作容易,成本低。

二是加工质量好,铰孔的精度可达IT6～IT8,表面粗糙度一般达Ra0.8～Ra1.6μm。

三是加工的适用范围较广,对孔径加工要求较高的中小孔(5mm～20mm)都可以通过制作不同的辅助夹套来装夹相应的铰刀。

采用适当的工装夹具,选择合理的加工工艺,对加工精度要求较高的深孔加工的方法是可行的,对缺乏专用加工设备并单件或小批量生产的情况有较好的经济效益。

（作者单位：青岛市技师学院）