高精度深小孔的配钻加工

汪朝阳

摘 要： 针对我单位某产品中两个零件的配钻孔深径比大、孔径精度高、位置严、粗糙度低等难题，通过完善加工工艺增加锪平面、扩孔及粗镗孔工步，以及优化切削参数、定制刀具等，圆满的完成了零件的配钻加工，不但保证了产品质量，也大大提高了加工效率。

关键词： 深孔;锪平面

一、任务来源

我单位加工的某产品上两个零件，装配时用孔轴配合且通过一径向圆柱销过盈连接，该销孔尺寸为Φ5  +0.012 +0.005  ，Ra1.6，对称度0.1，该孔不仅精度高，同时深度达32，深径比大于6。该孔如果单独加工，则无法满足装配要求，所以工艺安排两个零件组合后配钻加工。

二、加工难点分析

孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类。一般规定孔深L与孔径d之比大于5，即L/d>5的孔称为深孔，L/d≤5的孔称为浅孔，在该组合零件加工中，孔径为5mm孔深32mm，深径比为6.4，为深孔加工。

深孔加工一般是处于封闭或半封闭状态下进行的，具有以下困难：

（1）由于钻头长径比大，刀具刚性差，强度低，在切削过程中易产生振动、歪斜、锥度，影响孔的直线度误差和表面粗糙度，钻削时，钻头易弯曲或折断。

（2）由于孔比较深，切屑易堵塞或排屑不畅，从而造成钻头折断和孔壁擦伤，甚至在精加工后仍存在划伤现象，导致粗糙度降低甚至超差。

（3）切削液很难到达切削区域，同时封闭区域加工切削热不易散发，刀具温度高。一般切削过程中近80%的切削热能被切屑带走，而深孔钻削时却只有40%左右，刀具容易过热，刃口的切削温度可达600℃，特别是使用高速钢刀具时，刀具耐用度显著降低。

除上述通常深孔加工所遇到的困难外，本次配钻加工的其他方面难度有：

（1）两种材料硬度不同，配钻两个零件材料虽然都是PH15-5，但两个零件的硬度却不相同，导致切削力也不一样，特别是在两材料相接的位置，加工状态会有变化，对于保证此处精度为0.007mm的孔径公差有较大难度。

（2）由于在圆柱面上配钻，钻头易偏歪，滑移导致孔位不正，对称度0.1难以保证。

三、加工方案

对于以上难点，经过仔细分析和细致试验后，确定加工路线为：

（1）锪平面：通常圆柱面上钻孔的解决方法为V型块配合精确找正确定孔轴线位置，或在圆柱面上方安装一个圆弧面钻套实现钻头定位，但对数控加工批量加工都不太适用。我们用采用铣刀锪出一个小平面的方案解决斜面（弧面）定位不准的问题，用Φ4mm的立铣刀在加工面铣削一个0.5mm深的直径为5mm的平面，避免了弧面钻孔定心不准的问题。

（2）打中心孔：用Φ2mm中心钻打中心孔，为防止中心钻折断，在保证中心钻定心作用的前提下将中心钻磨短些。

（3）钻孔：用Φ4mm钴领钻头钻孔，钴领钻头具有硬度高、耐磨性好、摩擦系数低等优点，特别是耐用度比其他高速钢钻头提高了几倍，既能保证钻孔的尺寸精度，又减少了更换刀具次数，提高了加工效率。钻孔时经常退钻排屑，改善加工條件。当钻孔深度达到直径3 倍时，加大退刀频次，且几次啄钻后将要钻头完全退出排屑和冷却润滑。

（4）扩孔：用Φ4.7mm合金钻头扩孔，扩孔目的是提高孔的直线度和表面粗糙度，同时为防止崩刃钻头刀尖角磨到90度。

（5）粗镗孔：钻头钻孔时容易钻偏，保证不了0.1的对称度，所以镗孔加工修正孔的位置度。在深孔钻削时轴线歪斜基本无法避免以及镗刀伸出长度长刚性差，采用一次镗孔由于误差复映无法完全修正孔位，所以先粗镗至Φ4.85。

（6）精镗孔：粗镗孔后，再用精镗刀将孔镗至Φ4.95。

（7）铰孔：机床主轴的回转精度0.006mm，用镗刀镗孔无法直接保证孔的加工精度，而标准Φ5H7铰刀加工出来的尺寸可能到5.014，无法满足孔的尺寸精度要求，经和厂家工程师沟通，通过试验加工，定制了专用合金铰刀加工出来的孔为5.005mm-5.008mm。满足了设计要求。

加工小技巧：在铰刀铰到孔底准备返回初始平面时，考虑到铰孔的积屑可能拉伤孔壁，这时主轴停止转动，刀具慢慢向上退到，保证孔的粗糙度;另外考虑到数控加工的连续性，为了防止钻孔和扩孔时钻头折断，导致后续镗刀铰刀的连续折断，在钻孔铰孔时加了刀具破损检查：即当刀具长度短与原刀具长度1mm时机床自动报警，停止加工，有效的保证了刀具的安全性。

四、结论

针对产品的高精度深孔加工难题，经过不断的摸索试验，通过完善加工工艺增加锪面、扩孔及粗镗孔工步，以及优化切削参数、定制刀具等，终于圆满的完成了零件的配钻加工，不但保证了产品质量，也大大提高了加工效率。

参考文献：

[1]邹守敏，张崇高，杨海东.实用钳工技术[M].安徽科学技术出版社，164-170.