浅谈车床加工深孔方法

论文题目: 浅谈车床加工超深孔的一种新方法

姓名: 荆忠明

所在省市:山东省青岛市

摘要：内、外圆柱形表面是构成各种机器零件形状的基本表面之一，也是在车削加工中最常见、最普通的一种加工形式。本文通过在车床上加工超深孔，保证其同轴度、直线度，粗略探讨一种新的加工方法。

关键词：钻削；超深孔；加长钻头；工装。

在机械加工中，有许多零件需要孔轴配合，当加工零件内孔时，其长度与直径之比为L/D≥5(L-长度 ,D-直径),称为深孔加工。深孔又分作一般深孔（L/D＞5～20）、中等深孔（L/D＞20～30）、超深孔（L/D＞30～100）三类。L/D的比值越大，说明加工越困难。

车床上加工深孔，是车工在技术上难度较大的一种工艺方法，原因是刀杆受内孔限制，刀杆一般细儿长，刚性差，强度低，在车削时会产生振动和“让刀”现象，使零件易产生波纹，锥度等，严重影响零件的加工质量。在钻孔与扩孔时，输入冷却润滑液困难，切削不易排出，因而易划伤已加工的孔壁，从而加剧刀具磨损，降低刀具的耐用度，加工质量不易控制，同时也往往影响生产效率。主要关键在于正确的选择和使用切削工具和辅助装置，以保证深孔加工精度和提高劳动生产率。

我们常用的深孔加工方法和排屑方式有三种：

一、枪孔钻和外排屑

二、喷吸钻和内排屑

三、高压内排屑钻

经分析采用以上三种传统加工方法时工具制作复杂，对设备的要求高，在批量生产中效率很高，但在单件和小批量生产中的工作效率不高。

从以上的情况可知，加工深孔是一种难度较大的加工工艺，需使用特殊刀具和特殊附件。所以我采取了一种新方法来针对小批量生产中的超深孔加工，以提高生产效率及保证其形位精度要求。

例如：为试制一台起升卷扬机的排绳器，现要加工一件超深孔工件如图1所示，材料为尼龙（聚酰胺）1010。生产的主要难点在 16深度1570mm 孔的加工。

深孔加工的难点在于刀具细长，刚性差，强度低，容易引起刀具偏斜。在钻削过程中切削液难以进入切削区域，散热困难，排屑不易，而且会经常堵塞。深孔的端部常产生直径变大、出现锥形等现象。影响加工质量。

尼龙虽有较高的抗拉强度和良好的冲击韧性，摩擦系数小，耐磨等优点。但却具有热变形温度低，导热率低，热膨胀大，收缩率大等缺点。

工件材料长而不直，最大弯曲超过15mm，不能采用机械校正的办法，

这给深孔钻削带来很大的困难。

在无深孔加工专用设备，普通设备加工长度又不够的条件下，分析了工件的特点，针对深孔钻削的技术难点，确定了在普通车床上采用两端接刀的方法进行钻削（注：拟选用CA6140车床）。

加工时钻头柄部起导向作用与工件已加工表面磨擦产生高温容易使工件材料变形甚至粘结刀具（尼龙1010的熔点为198～210℃），分析了加工工艺确定了选用粘度低、流动性和润滑性好的乳化型切削液W1，1～3号。

工装设计：

工装结构示意图如图2所示。

准备一根φ42×2×1570mm的冷拔钢管，进行校直。在钢管纵向铣3mm 宽通槽，使其成为开口钢管套，用来对弯曲的尼龙棒料校直。

支承套的内孔与开口钢管套外圆尺寸φ42一致，大端外圆φ52大于机床主轴内径，小端外圆与车床主轴内孔配作，小端外圆前面部分可以作成锥形，以方便安装。然后沿支承套轴向加工3mm宽通槽。

导向定位套的φ42沉孔与开口钢管套外圆尺寸一致，用来在卡盘前端支承工件，并在其前面中心位置加工有φ16孔，给加长钻头起导向作用。

φ16加长钻头用一根φ16×5的冷拔钢管与钻头和锥柄焊接，选用E5016焊条施焊，焊接完毕后上车床把钢管直径加工到φ15，然后在钢管两端接近焊缝处各钻一个φ6的孔，并在钻头柄部沿轴向利用砂轮的棱边磨两条对称的浅沟至钻头螺旋线末端以便于冷却液的通过；加长钻头共设计了二种，其长度尺寸分别为400mm、850mm根据钻孔深度进行选用。

钻杆保持架选用25×25×120钢条，前端铣R8的圆弧，用于钻削时保持钻杆钢性。

加工方法：

准备：

1、先将开口钢管套撬开，把工件放入，使开口钢管将工件紧紧包住。

2、将工件一端插入主轴孔内，另一端用三爪卡盘卡住。

3、工件头部装上导向定位套，并用中心架支承。

4、工件尾部装入支承套，利用支承套外圆与机床主轴内孔的配合，在车床主轴后端支承工件。

5、将钻杆保持架装到刀架上，并找正。

钻孔时的钻削速度控制在27～45m/min 之间，n=

d vc π1000=16

14.327

1000⨯⨯≈537r/min 所以我们通过变速手柄把速度变为接近537转/分钟的位置上。 加工：

钻削深孔时首先用标准钻头在工件上预钻引导孔。然后选用400mm 的加长钻头，调整好钻杆保持架与钻杆的位置（刚刚靠上就可以了），把冷却泵出水管接到钻杆后端（靠近尾座位置）的孔内，然后打开水泵，启动机床开始钻削。在钻削过程中为了防止切屑堵塞划伤已加工的孔壁，加剧钻头磨损，降低钻头的耐用度甚至将钻头折断，所以在钻削中要及时移动尾座将钻头退出排屑，钻削深度越大排屑次数应越多。然后从短到长分别用φ16加长钻头进行钻孔，加工到深度约800mm 时为止。最后调头用同样的装夹方法和加工方法钻削另一半深孔。

当钻削一段深度后，如果出现排屑不畅，应及时移动尾座排屑。 通过这种加工方法，两端接刀的偏差小于0.5mm 满足了使用的要求。偏差主要取决于钢管的直线度，以及支承套与主轴内孔的配合。 加工示意图见图3

注意事项：

1、钻削前，应预钻出导向孔，导向套轴线应与主轴轴线同轴。

2、导向套与开口钢套的接触部位，应用油石打磨圆滑，不允许留有锐角、毛刺。

3、钻削时车床主轴转速不能过高，转速过高使工件发热，会卡死钻头。如果转速过低，则加工效率低，使加工成本增大。

4、钻削时进刀量不能太大，否则切屑排不出，工件会产生崩裂。另外还要及时进行排屑，不然会影响加工精度，增大两端孔接刀的偏差。

5、在钻削过程中，应使用冷却润滑液。若发现工件温度过高、切屑排不出或出屑堵塞及其它异常现象，应该停止钻削，检查原因。

6、钻削中如发现屑形杂乱、切削堵塞，应立即停钻，仔细查找原因并予以解决。