大深销孔加工方法

大深销孔的加工工艺及方法

【摘要】本文主要介绍公司在生产水电站蝶阀装配中活门与阀轴的4-φ100H7深760mm大、深销孔的镗削加工方法。

【关键词】活门阀轴大、深销孔刀杆刀具

0 引言

阀门(PDF135-WY-400)是公司所承接的又一新型分半结构的平板蝶阀，与以往公司所承制的平板蝶阀相比，其设计要求和加工、装配难度都前所未有。该阀体直径为φ4885，活门直径为φ4000 ，工艺要求阀体与活门同镗结束后，再加工活门与阀轴上4-φ100H7深760mm销孔。由于公司从未加工过如此大而深的销孔，因此如何保证销孔的尺寸精度及表面粗糙度成为镗床加工的难点。

1 大、深销孔加工过程的难点分析

1.1装夹方法

因八米龙门铣不能满足加工要求，所以工艺调整为镗床加工，为此装夹方法须进行改进，组合件尺寸大，重量重，装夹既要保证加工要求，更要保证加工安全，具体装夹方法见附图1。

1.2找正方法

利用机床主轴打表找正，两端阀轴的垂直度、平行度及高度控制在5000mm长度内跳动0.2mm。

2 大而深的销孔加工产生锥度误差的原因分析

2.1刀具磨损

由于销孔是从孔口向孔底部方向进给镗削，从刀具磨损规律来看，应该是孔口的孔径尺寸大于孔底部孔径尺寸而形成正锥度。

2.2刀具热伸长

由于镗刀是从头部向尾部方向进给，因此刀具切削头部时温度低，而随着切削深度的延伸刀具温度会逐渐升高，因此也会出现正锥度。这与工件的实际误差情况相符，为了证实这一判断需要测量一下刀具在切削时的实际增长量，以便从误差大小进行分析研究。

附图1

2.3 工件热变形

由于先开始精镗头部，工件的温度尚未升高，因此孔径也不会发生变化。当进给到尾部时，工件温度已逐渐升高，虽然当时孔径达到图纸要求，但经冷却后收缩，孔径会变小。因此在加工时头部时孔径尺寸应尽量按尺寸标注的上差加工，以便排除因工件热变形而产生的正锥度。

2.4 锥度误差产生的原因还有许多，详见因果分析图（附图2）。

热变形毛坯误差工件毛坯量 具测 量

温 度

班 次

作业环境

测量方法镗 杆

定 位

夹 紧

夹 具

热伸长

磨 损

机 床

工艺装备

刀 具

切削速度

进给量

切削条件

铁屑清除

熟练程度经 验

对刀方法

操 作

锥度误差产生的原因

附图2

3 锥度误差解决措施及效果分析，加工工艺完善

3.1 优化刀杆的设计

对于直径φ100 H7深760mm 的深销孔加工，首先要充分考虑镗刀杆在切削过程中的温度变化和排削难度。因此需严格保证镗刀杆表面热处理HRC 的硬度指数及冷却方法。在刀杆设计上公制80#外圆锥度与机床主轴内孔锥度的配合精度，应越高越好，刀具接杆内莫氏孔接触精度需用着色法检查其接触面积不少于90%，如附图3示。冷却方法由以前的冷却液的冷却法改为高压空气冷却法，这种冷却方法即可以起到冷却刀具的作用，也可以用高压冷空气将铁屑从深孔里排出，避免了铁屑在深孔里与刀杆挤压而拉伤工件。因此这样就解决了刀杆的配合精度及排削问题。

公制80#锥

度

机床主轴

附图3

3.2 刀杆设计改进

与其它刀杆相比，深销孔加工用刀杆中A 面与刀杆的中心线一致(见附图4)。此改进后，刀具在夹紧后，刀具的主切刃应略低于刀杆的回转中心。

公制80#锥

度

附图4

3.3 刀杆的热处理

改进刀杆的表面硬度达到HRC45-55以上。整个刀杆经淬火处理，

保证刀杆在加工整个760mm深孔的切削过程中镗杆不会产生弯曲，避免在镗加工过程中镗杆轴线与回转轴线的偏离及切削震动。

3.4 镗刀的刃磨方法

为保证切削顺畅，即使在略有碰刀现象存在时，刀具也不会损坏。粗、半精镗刀的刃磨在刃磨时不倒副刃、用油石刃磨至刀具主切削刃锋利即可，详见附图5。

附图5 粗、半精镗刀的刃磨图

3.5合理选择切削用量

对于大而深销孔加工，若切削用量选择不当也无法保证工件的加工精度，所以在粗、半精镗时也必须选用合理的切削三要素。切削三要素的选择详见表一。

表一

注：转速、进给量单位每分钟mm/min,切削量单位mm.

3.6 合理选用切削主程序

由于是加工760mm的深孔，加工过程中铁屑不宜排出，在粗、半精镗过程中必须进行多次排削。因此选用了排削程序，具体程序如下。

CYCLE83（RTP、RFP 、SDIS、OP、DPR、FDEP、FDPR、DAM、DTB、DTS、FRF、VARI）

3.7 刀具的选择

3.7.1粗加工时刀具的选择

粗加工时因考虑活门与阀轴材质不一，活门为Q235，阀轴为锻45，且两工件之间有很小的配合间隙，故选用抗冲击的YG8及YG813刀片。同时为了断屑、排屑，转速不宜过高，以防止铁屑缠绕刀体，进给量Fn不宜过小，刀片上须磨出断屑槽。

3.7.2 精加工时刀具的选择

在精加工时，因考虑孔径尺寸公差较小，孔的表面粗糙度要求Ra1.6，使用肯纳KC5010刀片精镗刀片进行精镗，线速度不宜过小，进给量不能过大，为保证孔没有锥度，加工中须控制好刀片磨损，在不影响表面粗糙度的情况下，可以适当降低切屑速度。

４结束语

实践证明利用公司现有的设备、工具、刀具进行改进后并结合上述方法，加工出的4-φ100 H7销孔锥度都能控制在0.02mm之内，且表面粗糙度也完全符合图纸设计要求，加工周期也缩短了近1/3，该方法对我厂以后加工更大、更深的销孔奠定了基础、积累了重要经验。

参考文献：

[1]《镗工工艺学》中国劳动出版社富长生 1997

[2]《镗工》中国劳动社会保障出版社孙彬年 2006

[3]《西门子802D编程手册》西门子股份公司

[4]《机械加工工艺手册》北京出版社李洪 1990