高精度偏心管零件的深孔加工分析与制造

尹霞，陈春

(1.湖南化工职业技术学院机械工程系，湖南株洲412011;2.南方航空动力机械公司技术工程部，湖南株洲412000)

由于某公司的各种泵件及来图加工零件具有多样性，经常要加工外形不规则零件及偏心零件，而这类零件装夹和加工都比较困难，加工质量不易保证，生产效率也比较低。作者在保证经济效益的前提下，考虑自制工夹设备进行制造。

1 待加工零件的要求

SWAGES 型钻项目零件的偏心管零件，该零件的内孔属深孔，质量要求严格，尺寸精度高。

图1 下偏心管

图2 上偏心管

2 加工要求

(1)企业加工要求:加工零件的内孔达到图纸质量要求，加工精度的合格率达到99.8%。

(2)企业的加工生产效率提高2 ～7 倍;

3 采用两种加工方法进行对比，优化加工工艺

3.1 采用普通车床加工制造

(1)根据加工要求，课题组改进了加工刀具刀杆的结构，将刀杆做成台阶式，这样提高了刀杆的刚性，刀杆材料采用40Cr，经过热处理调质达到HRC35 ～38，这样可以减少刀杆在加工过程中震动和发弹，见图3。

图3 改进后的刀杆图

(2)选择合适的切削刀具和参数。最初加工时采用在普通镗刀杆上装焊接式车刀，作者通过实验发现:刀具在加工过程中磨损后，操作者需将刀具退出加工孔后，再重新修磨，重新试切对刀。这样将导致加工孔的尺寸精度极不稳定，而且刀具的修磨与操作者磨刀水平有关，因此经常会出现孔尺寸超差、表面粗糙度达不到加工要求的现象，废品率达到4%以上。后来通过实验发现:采用机夹式车刀加工质量可以大幅提高。经试验确定选择株洲钻石切削刀具有限公司的YBC251 P10-P30 刀片。切削刀具在加工过程中磨损后，操作者只需要将刀具退出加工孔后换一个切削刃或刀片，不需重新试切对刀。

切削加工参数:对于长径比小于6 的孔，转速132 ～178 r/min，进给0.38 mm/r;对于长径比大于6的孔，转速43 r/min，进给0.11 mm/r。

(3)改善加工工艺。分为粗车、半精车、精车3次加工。半精车后留0.5 mm 左右余量给精车。

(4)采取以上措施后，课题组发现加工零件内孔完全达到企业图纸质量要求，内孔加工的合格率达到100%。但是课题组同时也发现上述方法生产效率较低，长径比小于6 的孔每班师傅可加工9 ～10 件，然而长径比大于6 的孔每班师傅只能加工2 ～3 件。虽然加工质量达到要求，但仍不能满足客户在批量订单上交付节点的要求，这就需要工艺制定者采取更高效的工艺方法。

3.2 采用深孔镗床进行加工制造

针对上述车床加工的工艺缺陷，课题组决定尝试采取深孔镗削的工艺方案。

(1)改造加工机床。根据深孔钻床的加工原理，作者将一台旧车床在短时间内改造成一台简易深孔镗床，见图4。

图4 深孔镗床

(2)制作专用深孔加工刀具。刀具导向采用镶硬质合金导向，选用山特维克SCMT120408-PM4225四切削角刀片。切削参数为:主轴转速为230 ～290 r/min，进给量为50 ～65 mm/min，内孔切削一刀加工完成，清理切屑，保证芯棒自由通过。

(3)提高加工效率。因为这种来图加工的产品为系列产品，可以根据加工零件长度，最终确定零件内孔的加工时间为10 ～15 min(含加工零件的装卸时间)，这样车间平均每班可加工35 件左右，这样将大幅度提高加工效率。

(4)拓展制作反拉深孔镗刀。加工这种带有台阶孔的上偏心管时，作者在刀体上装有可拆卸的刀座，切削完成后停机，将刀具前送，直到刀座露出零件左端，卸下刀座，将刀体推出零件。此外在刀座两端各装有一个刀片，两刀片前后错开0.5 mm 左右，这样在分别进行粗镗和精镗加工时，可以同时利用切削刃的切削角度将台阶孔末端焊接坡口一次加工完成，达到加工精度要求。反拉镗刀见图5。

图5 反拉镗刀

(5)切削刀具的问题。深孔镗削同时也存在更换刀具、镗杆、镗套等附件需要一定时间的缺点。而这种来图加工的项目，其产品品种非常多，因此在实际生产中，工艺组根据近期订单需交付的实际情况，采用深孔镗削和普通车床切削混合加工的生产方式，即将近期内来图加工的产品中孔径尺寸相同、加工精度较高、订单批量较大的项目安排统一进行深孔镗削加工，其余来图加工产品均采用普车加工的方式进行生产。

实践证实了在这种加工方式下，车间的生产效率较高，长径比小于6 的孔每班师傅可加工30 ～35 件(见图6)，长径比大于6 的孔每班师傅也可加工30件，车间平均每班均可加工到35 件左右，这样不但加工质量达到要求，而且能满足客户批量订单交付节点的要求，这就是需要的高效的加工工艺方法。

图6 加工后的产品

4 实施效果

(1)加工零件内孔达到企业图纸质量要求，内孔加工的合格率达到99.9%以上;

(2)校办车间生产效率提高2 ～7 倍，教师的生产能力大幅提高;

(3)产品准时交付由40%提高到100%，增强企业的信心，为校办企业争取更多的外来加工订单打下基础。

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