車床上（shàng）鑽鏜深孔和小孔經驗技巧
2020-4-18 來源： 中車北京南口機械有限公司 作者：鄭文虎 張明傑
摘要（yào）：在車床上鑽鏜深孔是十（shí）分困難的工作，刀杆直徑小和剛度差，容易產生振動，而且因孔直徑（jìng）小（xiǎo）排屑（xiè）和冷卻潤滑不好，鑽頭易折斷在孔中（zhōng）不易取出，往往成為生產中的難題。但隻要掌握其要領或改善工裝，就（jiù）一定能順（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（jì）工作（zuò）中（zhōng），經常遇到長徑比大於100的超深孔。下麵介紹幾條鑽鏜（táng）深孔和小（xiǎo）孔的經驗，這是從幾十年為解決這類生產技術難題（tí）後的總結。從這些技術經（jīng）驗中，可以看出“事在人（rén）為”和“辦法總比困難多”的精辟論斷，用此經驗已經無數次成功解決此類工件的加工。
1. 掌（zhǎng）握技術要領可順利鑽好超深小直徑孔
圖1 機床主軸坯件
圖1所示的工件為機床主軸（zhóu）毛坯，需鑽削長徑比大於120的ϕ6mm油孔。鑽削它的難度是孔徑小、長徑比大、鑽杆剛度極差。而（ér）且在鑽孔過程（chéng）中，稍為不慎易將（jiāng）鑽頭折斷在孔（kǒng）中，不能取出，有時因導向不好把孔（kǒng）鑽偏。
（1）刃磨鑽頭和焊接加長鑽杆（gǎn）。刃磨鑽（zuàn）頭時，為了減小鑽削時的軸（zhóu）向切削力，應把鑽頭的橫刃寬度b修磨小，一般使b=（0.04～0.06）d0，d0為（wéi）鑽頭直徑。在焊接加長鑽杆時，為了使鑽頭（tóu）焊接固，除在焊口橫斷麵進行焊接外，還應在鑽頭插入鑽杆的部位進行（磨一缺口）焊接。鑽杆長度大於孔深100mm，以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（zhōng）心架安裝在車床（chuáng）上（shàng），先（xiān）用車床尾座和中心鑽在工件端（duān）麵上鑽一個（gè）直徑略大於（yú）鑽孔直徑的孔使鑽頭定位孔（kǒng），再（zài）用標（biāo）準ϕ6mm鑽頭鑽一個盡可能深的導向（xiàng）孔，然後把加長鑽頭用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（shēn），以增加鑽杆剛度。采用大拖板走（zǒu）刀鑽孔，並在床鞍前麵的（de）大導軌上（shàng）放置一塊控製每次進刀深（shēn）度的方鐵（tiě）塊，每次進刀深度約（yuē）等於鑽頭直徑（注意寧小勿大），這時必須果（guǒ）斷退出鑽頭排屑（xiè）與潤（rùn）滑。千萬不要（yào）僥幸疏忽鑽深，以免因鑽頭容屑槽中切屑過多，造成摩擦力增大（dà）而扭斷鑽頭。每次快速進刀快到切削表麵（miàn）前（即床鞍碰到方鐵前2mm左右），改（gǎi）為手（shǒu）動，以免使鑽頭撞在切削表麵上，使鑽頭折斷。當鑽到約1/2孔深後，把鑽（zuàn）杆伸出孔的全長，繼續把孔鑽完。鑽削（xuē）時，一般工件材料的切削速度vc=15m/m i n左右，若是經過熱處理調質（zhì）的（de）材料，vc應低（dī）一（yī）些。進給量f=0.05～0.08mm/r左右。
2. 鑽好大深（shēn）孔的關（guān）鍵
在（zài）車床上鑽大直徑的深孔，這類（lèi）工件大多數是空心活（huó）塞杆、空（kōng）心細長軸、機（jī）床主軸等。它們的孔徑為ϕ30～ϕ60mm，孔深達 1 000～2 500mm。使（shǐ）用麻花鑽頭鑽這些孔的風險是鑽頭易研傷、折斷、退刀脫落在孔中不易（yì）取出。還因排屑困難和（hé）多次退出排（pái）屑，不易冷卻潤滑。由於鑽頭直徑大、軸向切削力大，不利（lì）於用（yòng）車床床鞍（ān）自動走刀進給。所以（yǐ），一般（bān）沒有掌握操作技術的人員都（dōu）望而（ér）卻步。但是隻要按下麵的操作技術要（yào）領去做，就能順利地把大深孔鑽（zuàn）出（chū）。
（1）鑽頭。采用標準麻（má）花鑽頭，應把鑽頭的橫（héng）刃磨窄，寬度b=（0.04～0.06）d0，d0為鑽頭直徑。這樣會增大（dà）鑽心處前角和減小軸向切削力。但在刃磨鑽頭時，最好把鑽型磨（mó）成三尖（jiān）七刃群鑽型，它的好處是鑽（zuàn）頭定心（xīn）好（hǎo）、能分屑、切削力和軸向切削力小與散（sàn）熱好，但（dàn）擴孔鑽頭還是采用原（yuán）來的（de）鑽（zuàn）型。在鑽孔時，為了防鑽頭無（wú）容屑槽（即錐柄左麵的圓柱部分）的那段圓柱，因此部分未淬（cuì）火而同時（shí）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（yīng）把此段外圓（yuán）磨小（xiǎo）0.5～1.5m m。這樣就算有時在退刀（dāo）排屑時把鑽頭掉在孔中，也很容易取出。
（2）鑽杆。鑽孔的深度為1000mm以上時，應製作兩根鑽杆。一根長度約為1/2孔深，另一根為孔的全長（zhǎng）加上在車床方刀台裝夾的（de）長度，並將此部分銑扁而便於裝夾。鑽（zuàn）杆的直徑應比鑽頭的直徑小（xiǎo）0.3～0.6mm。為了減小切屑（xiè）碎末對鑽杆外（wài）圓表麵的拉傷，應對鑽（zuàn）杆外圓表麵進行滾壓加工，以提高其表麵（miàn）硬度和光滑（huá）程度。
（3）鑽孔（kǒng）。把工件（jiàn）安裝在卡盤（pán）和中心架中，先用車床尾座和大直徑中（zhōng）心鑽鑽（zuàn）一個大的定（dìng）位（wèi）孔，再用相同直徑的標準鑽頭鑽一個盡可能深的（de）導向孔。然後把短的加長鑽杆安裝在車床方（fāng）刀台上，並（bìng）使鑽杆軸心與工件（jiàn）軸線同軸，在鑽杆錐孔內裝緊已磨好的鑽頭後即可鑽孔。鑽孔（kǒng）時，在床鞍前麵的大（dà）導軌上放一方鐵塊，以確定鑽孔深度鑽頭的位置
切削速度vc根據工件材料的性能來選擇，一般鋼（gāng）材vc=15～20m/min，要是合金調質鋼，vc就（jiù）應低一些。進給量f=0.2～0.35m m/r。每次自動進給長度（dù）約（yuē）等於或小（xiǎo）於鑽頭直徑後，就必須退（tuì）出鑽頭進行排屑與潤滑（包括鑽杆外圓）。第二（èr）次快速進給移（yí）動大拖板到鐵塊（kuài）前2m m左右，停止（zhǐ）快速後改為自動進刀鑽削。重複（fù）上述操作（zuò）鑽到終點。如孔（kǒng）還很（hěn）深，換上長鑽杆，重新設置定位鐵塊位置，還按上麵的（de）操作方法，把孔鑽至要求。
（4） 擴 孔 。 對 孔 徑 為ϕ40m m以下的深孔，可以一次走刀鑽出而不必擴孔（kǒng）。對孔徑為ϕ45m m以上的深孔，最好先鑽一個ϕ30～ϕ35mm的孔，再（zài）用要（yào）求孔徑的鑽頭再擴孔一次，這樣可（kě）使車床床鞍走（zǒu）刀輕鬆（sōng）。擴孔時（shí），還用原來的鑽杆，鑽頭（tóu）采（cǎi）用普通（tōng）鑽頭的鑽型，每次走刀長（zhǎng）度約（yuē）為鑽頭直徑的1.5～2倍，進給量f=0.3～0.4mm/r。還是在床鞍前麵的大導軌上放一鐵塊，以防止鑽頭撞到切削表麵上而損（sǔn）壞鑽頭。同樣及時退出鑽頭（tóu）排屑與潤滑（huá）。
（5）注意的（de）問題。每次走刀鑽孔的深度一定（dìng）要嚴格控製，切不可疏忽大意（yì）；每次進刀（dāo）時，切記不要使鑽頭撞到切削表麵上（shàng），以防鑽頭折斷；退刀（dāo）排屑（xiè）後，一定要把鑽杆上的碎（suì）屑清理幹淨，並塗上潤滑油，以防研（yán）傷鑽杆；如果在（zài）退刀時鑽頭掉在孔中，這時（shí）把車床主軸掛在空檔位置上，用手（shǒu）搬轉卡盤和同時向前搖動大拖板手輪，使鑽柄的扁頭對正鑽杆的扁槽（cáo）中，向前撞緊鑽（zuàn）頭，再開車退（tuì）出。
（6） 用 扁 鑽 鑽 純 銅 小 孔（kǒng）可防止鑽頭折斷。純銅也即人們常說的紫銅，由於它的硬度很 低 （ 3 5 H B W ） 、 塑 性（xìng） 很 高（δ=50%），切削時塑性變（biàn）形大，其切削加工性（xìng）也很差。鑽（zuàn）如圖2所示的ϕ0.5mm噴嘴小孔時，由於變形大的切屑堵塞在麻花鑽（zuàn）頭容屑槽中，不易排出，極易造成鑽頭折斷在孔中，很難將孔鑽成。
圖2 純銅噴嘴
為了防止鑽頭折斷（duàn）在孔中，可自製如圖3所示的扁（biǎn）鑽。由於它的（de）韌性很好（hǎo），因此鑽頭不會折斷，就（jiù）能（néng）放心地把孔鑽出。
圖3 小（xiǎo）扁鑽頭
此（cǐ）ϕ0.5mm扁鑽，是用（yòng）ϕ0.4～0.45mm的鋼絲做成。現將一段（duàn）長約40mm的鋼絲，用手錘把前部砸扁（biǎn），刃磨出120°的鋒角，後角α0=6°～8°，副（fù）後角α′0≈4°左右。在這（zhè）之前磨出對（duì）稱的前刀麵，並使前薄後厚（hòu），以增強剛度和強度。鑽ϕ0.5m m小孔時，先用中心鑽在（zài）工件端（duān）麵鑽一個定位坑，把扁（biǎn）鑽夾在鑽夾頭中 ， 用（yòng） n ＞ 1200r/min的轉速鑽孔，每次（cì）進刀鑽（zuàn）深0.5mm左右，就退刀排屑與潤滑，就可在很短的時間把孔鑽透（tòu），不必擔心（xīn）鑽頭折斷的問題。
3. 用刀杆支承套在車床上鏜削台階深（shēn）孔
在車床上車削長徑比大於5的深孔，由於懸臂刀杆剛度（dù）差，車（chē）削時振動（dòng）嚴重（chóng），已加工表麵振紋大，切（qiē）削時切（qiē）削用量小，加工效率低，成為（wéi）車削的一大難題。為此就采用了如圖4所示的工裝，增大了刀杆的剛度（dù），就可一次走（zǒu）刀車好工件中間的長（zhǎng）台階（jiē）孔，車削了幾百件，質量（liàng）均符合圖樣Ra=3.2μm的要求（qiú），加工效率是懸臂刀杆車削的幾十倍。
圖4 車削台階深孔
1.前支承套 2.工件 3.壓（yā）刀螺釘 4.後（hòu）支承套（tào） 5.方刀台壓刀螺釘（dìng） 6.刀（dāo）頭 7.刀杆
此工件為較大鑄造殼體，材料為1C r18N i9，兩端（duān）為（wéi）圓盤形法蘭，中間一側為長槽（cáo）開口。車削時，先用三爪自（zì）定（dìng）心卡盤撐夾住工件左端和用孔堵及（jí）中心孔支承工件右（yòu）端，車好兩端法蘭盤外圓。
然後用三爪自（zì）定心卡盤夾（jiá）住工件左端法蘭外圓，工件右端用中心架支承（chéng），分別車好兩頭端麵和兩端短內孔（kǒng）。這樣一批工件（jiàn）車好（hǎo）後，專門安排一工序用專用（yòng）刀杆和支承套車削中間長台階孔。在（zài）車削（xuē）中間長台階孔前 ，先在兩端短孔中各配作一個鑄鐵套，內孔與刀杆外（wài）圓滑動配合，製作一（yī）根左端（duān）直徑d=55mm，右部直徑為60mm的長刀杆，在右端頭部銑扁（biǎn），便於安裝在車床方刀（dāo）台（tái）上，中間鑽橫孔安裝刀頭和壓刀螺釘。
車（chē）削中（zhōng）間（jiān）長孔時 ， 先將工件（jiàn）左端支承套裝入工（gōng）件孔中，再將（jiāng）工件安裝在車床卡盤和中心架中，在刀杆右部套裝上右支（zhī）撐套，並調整刀頭伸出長度h=（D－d ）/2。然後將刀杆（gǎn）連同右支承套插入工件孔和左支承套（tào）中，用刀墊調整刀杆高低並固定在方刀台上，使刀杆在兩（liǎng）支承套中自如（rú）滑動，即可（kě）開動車床使工件旋轉，開始自動走刀車削，直到（dào）工（gōng）件孔深度為止。最後用床鞍向右移動，從工件孔中退（tuì）出刀杆和右支承套，卸下工件和左（zuǒ）支承套，完成整個工件的車（chē）削。
車削第二（èr）件時，隻需在工件孔中裝上左支承套，安裝工件，插入刀杆和右支承套後，即可開始走刀車削。此（cǐ）方法的（de）特（tè）點是 ， 由於（yú）刀（dāo）杆兩（liǎng）端用套（tào）支（zhī）承，大大提高了刀（dāo）杆的剛度，切削（xuē）深度最大時達到13mm，刀杆在切削時也無振動，不僅保證了工件表麵粗糙（cāo）度值，同時（shí）也使孔的相互位置提高，其車削效率比（bǐ）傳統方法提高了幾十倍（bèi）。
4. 結（jié）語
上述幾例都（dōu）是典（diǎn）型（xíng）深孔（kǒng）的加（jiā）工經驗，各有其技術特（tè）點。隻要（yào）充分認識和（hé）掌握操作相關技術（shù），就會使難而不難，完成各自的順利加工。
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