精密注塑模具深孔加工工艺分析

精密注塑模具深孔加工工艺分析

深孔一般是指孔的深度与直径之比的孔。一般孔深L>d5~10还可用深孔麻花钻加工，但L/d>20的深孔必须采用专用的设备、工装和钻头(如套料钻、BTA深孔钻、喷吸钻、DF单管喷吸钻、SIED单管内排屑喷吸钻等)加工。这些专业设备加工的特点是效率高、质量好、劳动强度低。而一般工厂不具备上述条件，因此只能因地制宜，因陋就简，采用通用机床、简易的工装、普通麻花钻进行深孔钻削加工。下面奎星通过一副注塑模具顶针的加工案例来分析这个问题，分析采用简易工装加工深孔的工艺方案。

零件形状及加工要求

加工某一注塑模具镶件上的顶针孔，材料为预硬钢738.待加工孔的尺寸是6mm，孔深达60mm，深径比达到10，属于典型的深孔加工，而且尺寸精度为IT7级，表面粗糙度1.6um，平行度公差0.02mm/80mm,孔的加工要求比较高。

加工工艺分析

深孔加工时一种复杂的加工过程。在加工过程中，上海奎星的操作人员不能了解孔内钻削时发生的一切状况，只能通过切削声音、看排屑、摸钻杆感知温度等方法来判断钻削是否正常。根据对待加工零件的分析，现总结主要的工艺特征有：

(1)孔的精度达到IT7级，最后工序必须通过铰削完成。

(2)预硬钢738强度高，硬度达320~350HB,钻削时容易断刀。

(3)由于麻花钻的容屑空间小，切屑、排屑困难，如稍有疏忽，就会造成切屑在孔中堵塞，使切削和孔壁摩擦力增大，导致钻头易折断，并且影响孔径精度。

(4)钻削时，冷却液不易进入切削区，切削热不能及时散出，引出钻头上的热量聚集而导致刀具过分磨损，降低刀具使用寿命。

(5)由于刀杆细长，刚性较差，高速旋转时容易产生振动、钻偏等现象，造成孔中心歪斜，产生锥度、波纹等。

(6)小直径麻花钻钻尖主切削的对称性直接影响孔的位置精度及孔径公差。

(7)随着钻削深度的增加，排屑更困难，散热性更差，钻头导向性难以保证。

(8)机床必须具备较高的精度(如主轴回转精度、各相关部位同轴度、各运动部件重复定位精度等)，以保证整台机床运行的可靠和稳定性、从而保证孔的加工精度。

工艺方案制定

(1)待加工顶针孔数量多，深度大，为保证效率和精度，奎星注塑模具加工人员选择在数控铣床上完成全部加工任务。

(2)加工中选用耐冲击、耐磨损的高速钢麻花钻。

(3)加工前将麻花钻顶角磨大到130~150，以保证钻头中心不易偏斜。

(4)数控编程时采用G83啄钻式加工，以保证多次退刀排屑。

(5)磨削钻头时严格控制两主切削刃的对称度。

(6)将每一个孔的加工深度分成三次进给，同一深度的孔一次完成加工，保证导向准确，钻削可靠。

(7)最后精加工用高性能铰刀完成，确保加工精度

工艺实施

工件毛坯预先在磨床上加工好顶面和地面，周边轮廓使用线切割机床切割而成，然后，用沉头螺钉紧固在压板上，再将压板连同工件毛坯固定在机床工作台面上。上海奎星通过找正，安装后工件侧面直边应分别与机床X轴、Y轴平行，最大偏移量不超过0.02mm，同时，顶面也应于工作台面保持平行，误差也不得超过0.02mm。

刀具选择

为达到加工要求，必须采用多把刀具，主要有3mm中心钻、4mm麻花钻、5.9mm麻花钻、6mm铰刀等。

为了引导钻头对准中心，在工作上必须钻出合适导向孔，本次加工选用国产带护锥直径3mm的中心钻;麻花钻全部采用国产高速钢材料钻头，目的是保证足够的强度和韧性，并且具备一定的耐冲击性，为保证加工顺利进行，考虑孔的深度，先用4mm麻花钻加工出一底孔，再用5.9mm麻花钻加工，留0.1mm精加工余量;铰削是最后工序，直径影响加工精度，铰刀选择至关重要，奎星注塑模具厂都是选用美国产生乌钢机用铰刀，直径6mm。

切削用量选择

钻削时的切削用量，应根据工件材料的硬度，强度、孔径的大小、孔的深度等因素综合考虑。当孔的精度要求很高和粗糙度值较小时，应取较小的进给量，当钻孔较深，钻头较长，刚度和强度较差时，也应取较小进给量，切削速度可以根据工件材料的切削加工性能和冷却润滑情况及钻杆长度灵活选择。

铰孔时，在直径方向的余量可取为：粗铰0.15~0.5mm，精铰0.05~0.2mm。余量太大，孔的精度不高，表面粗糙，铰刀寿命降低，铰孔时的进给量应根据孔径、精度和表面粗糙度要求选择，一般粗铰可采用的进给量为0.8~1.2mm/转，精铰时可取0.7~1.0mm/转,精铰钢件时的切削速度一般为2~4m/min。

数控编程及加工

因为待加工的孔比计较多，上海奎星全部加工程序使用CAM软件自动编制，以下是5.9mm麻花钻采用啄钻式加工方式加工孔的部分程序：

000

N100 G21

N102 G0 G17 G40 G49 G80 G90

N104 T1 M6

N106 G0 G90 G54 X-67-566 Y-78.995 S1100

M3

N108 G43 H1 Z10. M8

N110 G99 G83 Z-62. R10. Q2. F165.

N112 X-56.228 Y-87.8

……

N154 X-67-566 Y-41.89

N156 G80

N158 M5

N160 G91 G28 Z0. M9

N162 G28 X0. Y0.

N164 M30

%

上述程序完成后，每个孔留有0.1mm的精加工余量，用6mm铰刀完成最后工序，以确保孔的加工精度。

在机床自动加工过程中，特别要注意的是要时刻关注刀具的切削情况、冷却液开到最大的位置并及时清理切屑。

通过上面的分析，深孔的加工不一定要使用专门的深孔加工装备，只要科学地设计工艺方案，同样可以满足工件要求。本案例中，孔的精度要求高，并且属于深孔加工范畴，但上海奎星采用以上的工艺方案以后，顺利地完成零件的加工。实测产品，每个孔的精度公差都在许可范围内。