階梯深孔加工技術的研究
2019-2-11 來源（yuán）： 廣西玉柴機器股份有限公司（sī） 作者：馮 基
摘 要（yào）：提出了基於組合機床（chuáng）上底孔引導的複合鑽、複合鉸階（jiē）梯深孔的加工技術，解決了加（jiā）工階梯深（shēn）孔容易出現鑽偏、鉸不出、鉸大、橢圓、刀（dāo）具容易折斷、崩刃等問題，提高了產品的（de）加工質量，降（jiàng）低了（le）生產成本。
關鍵詞：底孔引導；階梯深孔；複合（hé）鑽；複合鉸
組合機床上階梯深孔傳統（tǒng）的加工技術通常采用導向套定位，多工序鑽、鉸或單工序複合鑽、鉸。多工序鑽、鉸由於上（shàng）下工序定（dìng）位誤差（chà）的影響，往往造成階梯深孔不同軸、鑽、鉸偏等問（wèn）題（tí）；單工（gōng）序複合鑽、鉸由於刀具開始切削（xuē）加工時（shí）導向距離加工（gōng）麵遠，刀具懸伸長剛性差定（dìng）位不（bú）好，因（yīn）此（cǐ）容易出現（xiàn）鑽偏、鉸不出、鉸大，刀具容易折斷（duàn）等問題（tí）。
為了解決階梯深孔加工這些疑難問題，提出了以底孔引導複合（hé）鑽（zuàn）、鉸階梯深孔全新的加工技術。
1、 底孔引（yǐn）導複合鑽階梯深（shēn）孔的加工技術
1.1 傳統（tǒng）多工（gōng）序鑽或單工（gōng）序複合（hé）鑽階梯深孔加（jiā）工技術存在問題
圖 1 為氣缸（gāng）體階（jiē）梯深孔，由（yóu） 準（zhǔn）8 深 120 及 準10 深（shēn）50 兩（liǎng）同心孔組成，組合機床上傳統的加工工藝有三種：
第一種工藝（yì）如圖 2 所示，工序 1（或工步 1）先鑽階梯深孔的大孔 準10，即大鑽頭以模板上的（de）鑽套定位鑽大孔到工藝要求深度 50；然後工序 2（或工步 2）鑽小孔 準8，即小鑽頭以模板上的鑽套定位鑽（zuàn）小孔到工藝要求深度 120，如圖 3 所示（shì）。
這種工藝（yì）的（de）優點是（shì）減少小鑽頭的鑽削深度，從而減少小鑽頭因為剛性差而折斷（duàn）的（de）問（wèn）題，目前這種工（gōng）藝用得較普遍，但是其缺點也明顯，因為鑽小孔時鑽套距離小（xiǎo）孔遠，鑽套基本上起不到定位作用，小鑽頭便（biàn）順著大鑽頭鑽削大孔時兩切削刃（rèn）留下的 118°錐麵鑽削，因（yīn）此極容易鑽（zuàn）偏，對於一些壁厚（hòu）比較薄的深孔，經常出現鑽穿壁（bì）現象。
第（dì）二種工藝，如圖（tú） 4 所示，工序 1（或工步 1）先鑽階梯深孔的小孔 準（zhǔn）8，即小鑽頭以模板（bǎn）上的鑽套定位鑽小孔到工藝要求深度（dù） 120；工序 2（或工步 2）鑽大孔（kǒng） 準10，即大鑽頭以模板上的鑽套定位擴大孔到工藝要（yào）求深度 50，如圖 5 所示。這種工（gōng）藝的優點是開始鑽削時大孔（kǒng）、小孔都是從工件表（biǎo）麵開始，模（mó）板上的（de）導向（xiàng）套都起到（dào）了定位（wèi）作用，所以小孔、大孔的垂直、位置度（dù）都較好，減少鑽偏現象發生，但其缺點是（shì）小鑽頭（tóu）因為鑽削比較深，且自身剛性差，因此比較容易折斷。
第三種工藝如圖 6 所示，采用階梯鑽進行加工，即階梯（tī）鑽的後段（duàn）以模板上鑽套定位複（fù）合鑽階梯深孔準8 深 120、準10 深 50. 這種工藝的優點是（shì），減少了一（yī）道加工工序，降低了（le）生產成本，但其缺點是，在加工過程中，由（yóu）於階梯鑽前（qián）段比較長，而加工時隻是對以階梯鑽後段進行定位，造成切（qiē）削加工時階梯鑽前段懸伸較長，擺（bǎi）動大，定（dìng）位精度差，剛性不（bú）足，因此加工容易（yì）出（chū）現鑽偏，也（yě）容易造成階梯鑽（zuàn）前段折斷，嚴重影響產品的加工質（zhì）量。
1.2 底孔引（yǐn）導複合鑽階梯深孔的加工技術
為了克服組合機（jī）床上傳統階梯深孔（kǒng）加工技術的（de）缺陷，提出了（le）一種底孔引導複合（hé）鑽階（jiē）梯深孔全新的加工技術，即（jí）首先利（lì）用（yòng）階梯鑽的前（qián）段及後段（duàn）分別與前鑽套及後鑽套定位加工出一基礎引孔，然後移開前鑽（zuàn）套以基礎引孔及後（hòu）鑽套定位繼續鑽孔至工藝要求深度。
（1）鑽（zuàn）一基礎引孔。如圖 7 所示，前鑽套安裝在活動小模板上，通過油缸帶動活動小模板沿著導（dǎo）軌向下運（yùn）動，當活動（dòng）小模板移動到位（wèi），安裝在固定模板上的定位銷插（chā）入活動小模板的銷孔，保證前鑽套與安裝在固定模板上（shàng）的後鑽套同（tóng）軸，然後主軸箱帶動（dòng）階梯鑽前段、後段分別進入前（qián）鑽（zuàn）套及後鑽套內定位，加（jiā）工 準（zhǔn）8 深孔的一（yī）小段深 20 作為基礎引孔。
由於加工時階梯鑽（zuàn）前段、後段分別與前鑽套及後鑽套定位，且前鑽套與後鑽套同軸，而且前導鑽套距離工（gōng）件的加（jiā）工麵近，因此定位（wèi）精高，從而保證了（le） 準8 深孔的基礎（chǔ）引孔加工的位置精度，同時由於（yú）剛開始加工時階梯鑽後段進入後鑽套的長度為 20，因此可有效地防止階梯鑽（zuàn）的擺（bǎi）動，從而使階梯（tī）鑽的剛性得到顯著加強，有（yǒu）效地解決階梯鑽前段因擺動大剛性（xìng）差容易折斷的難題。
（2）複合鑽階梯深孔到工藝要求（qiú）深度。如圖 8 所（suǒ）示，由（yóu）於階梯（tī）鑽後（hòu）段（duàn）的直徑 準10 比前段的直徑 準8大，因此首（shǒu）先（xiān）階梯鑽要在（zài）主（zhǔ）軸箱（xiāng）的帶（dài）動下快速退回直至階梯鑽前段完全退出前鑽套，然（rán）後（hòu）前鑽套在油缸帶動活動小模板下撤回（huí）至完全讓開階梯鑽（zuàn）後段（duàn）能通過（guò）不幹涉的位置，然後主軸（zhóu）箱帶動階（jiē）梯鑽快速進給到終點位置前 5 的安全位置，利用階梯鑽前段與基礎引孔以及階梯（tī）鑽後段與後鑽套進行定位，然後複合鑽階梯深孔 準8 深 120、準10 深 50 到（dào）工藝要求（qiú）深度（dù）。
由（yóu）於前麵已經（jīng）加工了 準8 深孔長 20 的基礎引孔，因此在後（hòu）續加工時，階梯鑽（zuàn）前段仍然有長 15 進入基礎（chǔ）引孔定位，因此後續的加工（gōng）是在基礎引孔的導向基礎上繼續加工，保證了後續的加工精度；在後續開始加工時，階（jiē）梯鑽後段有 35 進入後鑽套定位，因此可（kě）有效地防止階梯鑽的擺動，從而使階梯鑽的剛性得到顯著加強，有效地解（jiě）決階梯鑽前段因（yīn）擺動大剛性差容易折斷問題。
綜合上（shàng）述，加工基礎引孔的目的是在移開（kāi）前鑽套後，在基礎（chǔ）引（yǐn）孔及後（hòu）鑽套的定位（wèi）下繼續加工，直至（zhì）加工到階梯（tī）深（shēn）孔工藝要求的 準（zhǔn）8 深 120、準10 深 50。綜（zōng）上所述，底孔引導（dǎo）複合鑽階梯深孔的加工技術可有效解決傳統技術（shù）在加工階梯深孔時出現容易鑽偏、階梯鑽前段容易折斷的難題，提高了產品加工質（zhì）量，降低了刀具（jù）成本，提高了生產（chǎn）效率。
2 、底孔（kǒng）引導複合鉸階（jiē）梯深孔的加工技術
2.1 傳統（tǒng）複合鉸階梯深孔的加工技術存（cún）在問題
圖 9 為氣（qì）缸（gāng）蓋排（pái）氣麵有 3 個 準11 × 準12 階梯深孔（其中 準11 是深孔（kǒng），通常稱之為深水（shuǐ）孔），待精鉸前如圖 10 所（suǒ）示（shì）先複合鑽到 準（zhǔn）10 × 準11.5 階梯孔，組（zǔ）合機床上傳統的加工工藝（yì）有兩種：
第一種（zhǒng）工藝如圖 11 所示，采（cǎi）用導向套定位複合鉸 準11 × 準12 階梯深孔到工藝尺寸，但由於 準9 階梯小（xiǎo）底孔位於（yú）待精鉸階梯深孔的底部，距離端口比較深，因此針對於精鉸加工的位置度往往較差，而且精鉸工序與精鉸前道工序存在定位誤（wù）差，並且複合刀 準11 切削部分距離（lí）導向套較遠，懸伸較長，擺動大，定位精度差，剛性不足，因此該工藝經常（cháng）有階梯深孔 準11 段鉸不出現象。
第二（èr）種工藝如圖 12 所（suǒ）示，為了保證階梯（tī）小（xiǎo）孔準11 能精鉸出，將導向套去除，加工時 準11 底孔（kǒng）切削刃和 準12 底孔切削刃同時順著階梯小底孔和階（jiē）梯大底孔進行切削，但是由於複合刀具懸伸長，擺動大，剛性不足，在伸入待精鉸（jiǎo）階梯深（shēn）孔切（qiē）削（xuē）時，準11 底孔（kǒng）切（qiē）削刃（rèn）和 準12 底孔切削刃缺少導向和支撐，從而造成精鉸階梯小孔時振刀、橢圓、孔大，且刀具切削刃容易崩等問題。
2.2 底孔引導複合鉸階梯深孔的加工技術
為了克服上述現有技術中缺陷，如圖 13 所示（shì）提供了一種結構簡（jiǎn）單合理，通（tōng）過在（zài）複合刀具上設置導向部（bù）來避免階梯小孔加工時的振（zhèn）刀、橢圓及孔大（dà），且刀具崩刃的階梯深孔（kǒng）的（de）複合精鉸加工刀具。具體的技術方案為，在小（xiǎo）孔切（qiē）削刃的後端和大底（dǐ）孔切削刃前端分別設（shè）置有導（dǎo）向段，導向段包括 4 四條沿刀具（jù）本體圓周均布直徑比階梯大底孔的（de）直徑小（xiǎo） 0.05 ~ 0.08 寬 2的圓柱刃帶，其中小孔切削刃導向段的圓柱（zhù）刃帶長度為 20，大底孔切削刃的圓柱刃帶長度為 8.
具體的工作（zuò）原理為，加工過程中，小孔切削刃先進（jìn）入階（jiē）梯大底孔，接著小孔切削（xuē）刃後麵（miàn）的導向（xiàng）段在其前端倒角的（de）引導（dǎo）下進入階梯大底孔，由於其不開設（shè）後角且直徑比階梯大底孔的直徑小 0.05 ~ 0.08，所以其在階梯大（dà）底孔內不參加切削，隻起到定位、導向及提高刀具剛性的作用接著開始精鉸階梯小孔，大底孔切削刃前端的導向段在其前端的倒角的引導下進（jìn）入階梯大底孔，由於其不開設後（hòu）角且直徑比（bǐ）階梯大底孔的直徑小 0.05 ~ 0.08，所以（yǐ）其（qí）在階梯大底孔內不參加切削，隻起到定位、導向、加強刀具剛性的作用，接著開始精鉸階梯大孔（kǒng）。
該 準11 × 準（zhǔn）12 階（jiē）梯深（shēn）孔的複合精鉸加工刀具通過在複合刀（dāo）上分別設置階梯小孔導向段和階梯大（dà）孔導向段，以精鉸前的（de）階梯大底孔作為複（fù）合刀導向的基礎，對階梯小（xiǎo）孔和階梯大孔進行（háng）精鉸，有效地解決了在複合精鉸中出現的階梯小（xiǎo）孔容（róng）易振刀（dāo）、橢圓、孔大、刀具（jù）切削刃容易崩等問題，提高了產品的加工質量，降低了生產成本。
3、 結束語（yǔ）
本文提出了組合機床上底孔引導的複合鑽、複合鉸的階（jiē）梯深孔的加（jiā）工技術（shù），徹底解決了階梯深孔加工位置度、孔徑等難保證的難（nán）題，提高了產品加工質量，降低了生（shēng）產成本，提（tí）升了產品的市場競爭力，產生了巨大的直接、間（jiān）接的經濟（jì）效益和社會效（xiào）益，在機加工行業有著廣泛的推廣價（jià）值。
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