車床上鑽鏜（táng）深孔和（hé）小孔（kǒng）經（jīng）驗技巧
2020-4-18 來源： 中車北京南口機械有限公司 作者：鄭文虎 張（zhāng）明傑
摘要：在車床上鑽鏜深孔是十分困難的工作，刀杆直徑小和（hé）剛度差，容（róng）易產生振動，而（ér）且（qiě）因孔直徑小排屑（xiè）和冷卻潤（rùn）滑不好，鑽頭易折斷在孔中不（bú）易取出，往（wǎng）往成（chéng）為生產中的難題。但隻要（yào）掌握其要領或改善工裝，就一（yī）定能順（shùn）利完成此類工件的加工。
所謂深孔，就是長徑比大於5 的孔。但在實際工作中，經常遇到長徑比大於100的超深孔。下麵介（jiè）紹（shào）幾條鑽（zuàn）鏜深孔和小孔的經驗，這是（shì）從幾十年為解（jiě）決這類生產技術難題後的總（zǒng）結（jié）。從這些技術經驗中，可以看出“事在（zài）人為”和“辦（bàn）法總（zǒng）比困難多”的精辟論斷，用此經驗（yàn）已經無數次（cì）成功解決此（cǐ）類工件的加工。
1. 掌握技術要領可順（shùn）利鑽好超深小直（zhí）徑孔
圖1 機（jī）床（chuáng）主軸（zhóu）坯件
圖1所示的工件為機床主軸毛坯，需鑽削長徑比大於120的ϕ6mm油孔（kǒng）。鑽削它的難度是孔徑小、長徑比（bǐ）大、鑽杆剛度極差。而且在鑽孔過程中，稍為不慎易將鑽頭折斷在孔中（zhōng），不能（néng）取出，有時因（yīn）導向不好把孔鑽偏。
（1）刃磨鑽頭和焊接（jiē）加長鑽杆。刃磨鑽（zuàn）頭時，為了（le）減小鑽削時（shí）的軸向切（qiē）削力，應把鑽頭的橫刃寬度b修磨小，一般使b=（0.04～0.06）d0，d0為鑽頭直徑（jìng）。在焊接加長鑽杆時，為了使鑽頭焊接固（gù），除在焊口橫斷麵進行焊接外，還應在（zài）鑽頭插入鑽杆的部位進行（磨一缺口）焊接。鑽杆（gǎn）長度大（dà）於孔深（shēn）100mm，以（yǐ）便於裝夾在車床方刀台上。鑽杆直徑比鑽頭直徑小0.15～0.2mm，但不能太小，以免導向不好把孔鑽偏。
（2）鑽孔。把工件用卡盤和中心架（jià）安裝在（zài）車床上，先用車床尾座和中（zhōng）心鑽（zuàn）在工件（jiàn）端麵上鑽一個直徑略大（dà）於鑽孔直徑的孔使（shǐ）鑽頭定位孔，再（zài）用標準ϕ6mm鑽頭鑽一個（gè）盡（jìn）可能（néng）深的導向孔，然後把（bǎ）加長鑽頭用V形鐵和刀墊安裝在車床方刀台上，鑽頭伸出長度的1/2孔深，以增加鑽杆剛（gāng）度。采用大拖板（bǎn）走刀鑽孔，並在床鞍前麵的大導軌上放置（zhì）一塊控製每次進刀深度的方鐵塊（kuài），每次（cì）進（jìn）刀深度約（yuē）等於（yú）鑽頭（tóu）直徑（注意寧小勿大），這時必須果斷退出鑽（zuàn）頭排屑與潤滑。千（qiān）萬不要僥幸疏忽鑽深，以免因鑽（zuàn）頭容屑槽中切屑過多，造成摩擦力增大而扭斷鑽頭。每次快速進刀快（kuài）到切削表麵（miàn）前（即床鞍碰到方鐵（tiě）前2mm左右（yòu）），改為手動，以免使（shǐ）鑽頭撞在（zài）切削表麵上（shàng），使鑽頭折斷。當鑽到約1/2孔深後（hòu），把鑽杆伸出孔的全長，繼續把孔鑽完。鑽削時，一般工（gōng）件材料的切削速度vc=15m/m i n左右，若是經過熱處理調質的材（cái）料，vc應低一些。進給量f=0.05～0.08mm/r左右。
2. 鑽好（hǎo）大深孔的關鍵
在車床上鑽大直徑的深孔，這類工件大多數是（shì）空心活塞杆、空（kōng）心細長（zhǎng）軸、機床主軸等。它們的（de）孔徑為ϕ30～ϕ60mm，孔深達 1 000～2 500mm。使用麻花鑽頭鑽這些孔的（de）風險是鑽頭易研傷、折（shé）斷、退刀脫落在孔中不易取出（chū）。還因排屑困難和多（duō）次退出排屑，不易冷卻（què）潤滑。由於鑽頭直徑大、軸向切削力大，不利於用車床床鞍（ān）自動走刀進給。所以，一般沒（méi）有掌握操作技術的人員都望而卻步。但是隻要按下麵的操作技術要領去做，就能順利地把大深孔鑽出。
（1）鑽頭。采用標準麻花鑽頭，應把鑽頭的橫刃磨窄，寬度b=（0.04～0.06）d0，d0為鑽頭直徑。這（zhè）樣會增大（dà）鑽心處（chù）前角和（hé）減小軸向（xiàng）切削力。但在（zài）刃（rèn）磨鑽頭時，最好把鑽型磨成三尖七刃群鑽型，它（tā）的好處是鑽頭定心好、能（néng）分屑、切削（xuē）力和軸向切削力小與（yǔ）散熱好（hǎo），但擴孔鑽（zuàn）頭還是采用原來的鑽型。在鑽孔時，為了防鑽頭無容屑槽（即錐柄左麵的圓柱部分）的那（nà）段圓（yuán）柱，因此部分未淬火而同時也是45鋼，易與孔壁摩擦、研傷和把鑽頭研掉在孔中，不易取出。所以在鑽頭使用前，應把此段外圓磨小0.5～1.5m m。這樣就算有（yǒu）時在退刀排屑時把鑽頭掉在孔中，也很容易取出。
（2）鑽（zuàn）杆（gǎn）。鑽孔的深度為1000mm以上時，應製作兩根鑽杆。一根（gēn）長度約為1/2孔深，另一根為孔的全長（zhǎng）加上在車床方刀台裝夾（jiá）的長度，並將（jiāng）此部分銑扁而便於裝夾（jiá）。鑽杆的直徑（jìng）應比鑽頭的直徑小0.3～0.6mm。為了減小切屑碎末對鑽杆外圓表麵的拉傷，應對鑽杆外圓表麵進行（háng）滾壓加工，以提高其表（biǎo）麵硬度和光滑程度。
（3）鑽孔（kǒng）。把工件安裝在卡（kǎ）盤和中心架中，先用車床尾座和大直徑中心鑽鑽一個大的定位孔（kǒng），再用（yòng）相同直徑的標準鑽頭鑽一（yī）個盡可能深的（de）導向孔。然後把（bǎ）短（duǎn）的（de）加長鑽杆安裝在車床方刀（dāo）台上，並使鑽杆軸心與工（gōng）件軸線（xiàn）同軸，在鑽（zuàn）杆錐孔內裝（zhuāng）緊已磨好的（de）鑽頭後即可鑽孔。鑽孔時，在床鞍前麵的大導軌上放一方鐵塊，以確定鑽孔深度鑽頭的位置
切削（xuē）速（sù）度vc根據工（gōng）件材料的性能來選擇，一般（bān）鋼材vc=15～20m/min，要是合金調質鋼，vc就應低一些。進（jìn）給量f=0.2～0.35m m/r。每次自動進給長度約等於或小於鑽頭直（zhí）徑後，就必須退出鑽頭進行排屑與潤滑（包括鑽杆外圓）。第（dì）二次（cì）快速（sù）進給移動大拖板到鐵塊前2m m左右，停止快（kuài）速後改為自動進刀鑽削。重複上述操（cāo）作鑽到終點。如孔還很深，換上長鑽杆，重新設置定位鐵塊位置，還按上麵的操作方法，把孔（kǒng）鑽至要求。
（4） 擴（kuò） 孔 。 對 孔 徑 為ϕ40m m以下的深孔，可以一次走刀鑽（zuàn）出而不必擴孔。對（duì）孔徑為ϕ45m m以（yǐ）上的深孔，最好先鑽一個ϕ30～ϕ35mm的孔，再用要（yào）求孔徑的鑽頭（tóu）再擴孔一次，這樣（yàng）可使車床床鞍走刀輕鬆。擴孔時，還用原（yuán）來的鑽杆，鑽頭采用普通鑽頭的（de）鑽型，每（měi）次走刀長度約為鑽頭直（zhí）徑的1.5～2倍，進給量f=0.3～0.4mm/r。還是在床（chuáng）鞍（ān）前麵的大導軌上（shàng）放一鐵塊，以防止鑽頭撞（zhuàng）到切削（xuē）表麵上而損壞（huài）鑽頭。同樣及（jí）時退出鑽頭排屑與潤滑。
（5）注意的問題。每次走刀鑽孔的深度一（yī）定要（yào）嚴格控製，切不可疏忽大意；每次進刀時，切記不要使鑽頭撞到切削表麵上，以防鑽頭折斷；退刀排屑後，一定要把（bǎ）鑽（zuàn）杆上的碎屑（xiè）清（qīng）理幹淨，並塗上潤滑油（yóu），以防研傷鑽（zuàn）杆；如果在退刀時鑽頭掉在（zài）孔中（zhōng），這（zhè）時（shí）把車床主軸掛在空檔位（wèi）置（zhì）上，用手（shǒu）搬轉卡盤和同時向前搖動大拖板手（shǒu）輪，使鑽柄的扁頭對正鑽杆的扁槽中，向前撞緊鑽（zuàn）頭，再開（kāi）車退出。
（6） 用 扁 鑽 鑽 純 銅 小 孔（kǒng）可防止鑽頭折斷。純（chún）銅也即人們常說（shuō）的紫銅，由於它的硬度很 低 （ 3 5 H B W ） 、 塑 性 很（hěn） 高（δ=50%），切削（xuē）時塑性變形大，其切削（xuē）加工性也很差（chà）。鑽如圖2所示的ϕ0.5mm噴嘴小孔時，由於變（biàn）形大的切屑堵塞在（zài）麻花鑽頭（tóu）容屑槽（cáo）中，不易排出，極易造成鑽頭折（shé）斷（duàn）在孔中，很難將孔鑽成。
圖2 純銅噴嘴（zuǐ）
為了防止（zhǐ）鑽頭折斷在孔中，可自製如圖3所示的扁鑽。由於它的韌性很好，因此鑽頭不會折斷，就能（néng）放心地把孔鑽出（chū）。
圖3 小扁鑽頭
此ϕ0.5mm扁鑽，是（shì）用ϕ0.4～0.45mm的鋼絲（sī）做成。現將一段長約40mm的鋼絲（sī），用手錘把前部砸扁，刃磨出120°的鋒角，後（hòu）角α0=6°～8°，副後角α′0≈4°左右。在這之前磨出對稱的前（qián）刀麵，並使前薄後厚（hòu），以增強剛度和強度。鑽ϕ0.5m m小孔時，先用中心（xīn）鑽在工件端麵鑽一個定位坑，把扁鑽夾在鑽夾頭中 ， 用 n ＞ 1200r/min的轉速鑽孔，每次進刀鑽深0.5mm左右，就退刀排（pái）屑與潤（rùn）滑，就可在很短的時間（jiān）把孔鑽透，不必擔心鑽頭折斷的問題。
3. 用刀杆支承套在車床上鏜削台階（jiē）深孔
在車床上車削長徑比大於5的深孔，由（yóu）於懸臂（bì）刀杆剛度差，車削時振動嚴重，已加工表麵振紋大，切削時切削用量小，加工效率低，成為車削的一大難題。為此就采用了如圖4所（suǒ）示的工裝，增大了刀（dāo）杆（gǎn）的剛度（dù），就可一次走刀車（chē）好（hǎo）工件中間的長台階孔，車削了幾百件，質量均符合圖（tú）樣（yàng）Ra=3.2μm的要求，加工效率是懸臂刀杆車削的幾十（shí）倍。
圖4 車削台階深孔（kǒng）
1.前支承套 2.工件 3.壓（yā）刀螺釘 4.後支承（chéng）套 5.方刀台壓刀螺釘 6.刀頭 7.刀杆
此工件為較大鑄造殼（ké）體，材料為1C r18N i9，兩端為圓盤形法蘭，中間（jiān）一側為長槽開口。車削時，先（xiān）用（yòng）三爪自定心（xīn）卡盤撐夾住工件左端和用孔堵及中心孔支承工件右（yòu）端，車好兩端法蘭盤外圓。
然後用三（sān）爪自定心卡盤夾住工件左端法蘭外（wài）圓，工件右端用中（zhōng）心架支承，分（fèn）別車好（hǎo）兩頭端麵和兩端短內孔。這樣一批工件車好後，專門安排一工序用專用刀杆和支承套（tào）車削中間長台（tái）階孔。在車（chē）削中間長台階孔前 ，先在兩端短孔（kǒng）中各配（pèi）作一個鑄鐵套，內孔與刀杆外圓滑（huá）動配合，製作一（yī）根左端直徑（jìng）d=55mm，右部直徑為60mm的長刀杆，在右端頭部銑扁，便於安裝在車床方刀台上，中間鑽橫孔安裝刀頭和壓刀螺釘。
車削中間長孔時 ， 先將工件左端支承套裝入工（gōng）件孔中，再將工件安裝在車床（chuáng）卡盤和中心架中，在刀杆右部套裝上右支撐套（tào），並調整刀頭伸出長度h=（D－d ）/2。然（rán）後將刀杆（gǎn）連同右支承套插入工件孔和左支（zhī）承套中，用（yòng）刀墊調整刀杆高低並固定在方刀台上，使刀杆在兩支承（chéng）套中自如滑動，即可開動車床使工件旋轉，開始自動走刀車削，直到工件孔深度為止。最後用床鞍向右移（yí）動（dòng），從工件孔（kǒng）中退出刀（dāo）杆和右支承套，卸下工件和左支承套，完（wán）成（chéng）整個工件的車削。
車削第二件時，隻需（xū）在工件孔中（zhōng）裝上左支承套，安裝工（gōng）件，插入刀杆和右支承套後，即可開（kāi）始走刀車削。此方法的特點是 ， 由於刀杆兩端用套支承，大大提高了刀杆的剛度，切削深度最大時達（dá）到13mm，刀杆在切削時也無振動，不（bú）僅保（bǎo）證了工件（jiàn）表麵粗（cū）糙度值，同時也使孔的（de）相互位（wèi）置提高，其車削效（xiào）率比傳統方法提高了幾十（shí）倍。
4. 結語
上述幾例都是典型深孔的加工經（jīng）驗，各有其技術特點。隻要充分認識和掌握操作相關技術，就會使難而不難，完成各自的順利加（jiā）工。
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