镗床小直径深孔加工工艺方法研究

在加工阀盖
准60
+ +
0 0
. .
20 15
孔
时
，
我
们
用
水
溶
性
切
削
液
，
一 是 水 溶 性 切 削 液 流 动 性 好 ，渗 透 性 强 ，冷 却 充 分 ，铰
刀不会因为孔深而连续工作产生热变形，而使孔产生 锥度。二是因为铰出的孔要比铰刀稍小，铰刀的定心和 导向效果更好。三是铰刀各切削齿刃上的切削部分是 否 等 高 决 定 了 加 工 质 量 ，但 是 否 等 高 ，用 肉 眼 很 难 看 出
大，故钻孔时钻头容易因受力不均导致孔钻偏。（2）因钻 所以不能校正原孔的轴线偏斜和直线度，孔与其他表面
头的刚性和导向作用较差，尤其细长孔加工时，钻头容易 的位置精度不能用铰刀铰孔的方式来保证。
弯曲，故加工后的深孔轴线偏移、直线度较差。（3）因操作 1.4 镗孔
者在磨削钻头的过程中，两切削刃不一定等高，所以径向
使加工
准60+0.20 +0.15
中心孔时遇到局部的缺圆孔。以上这些因
素都给加工造成了一定的难度，为此我们采用了如下工艺
方法。
2.1 扩孔
先用 准45 短钻头扩孔至 200 深，然后用镗刀杆镗孔至
准48±0.05mm，深 200mm，再换 准48 接长钻把孔从 200mm
处钻通，接着重复 准48 钻孔过程把孔扩至 准58mm。如若
来 ，我 们 可 以 通 过 试 切 削 ，听 声 音 有 无 异 常 看 ，在 铰 刀
试切一点后，退出来看。各个切削槽里是否都有铁屑是 否均匀，如不均匀说明铰刀的各刀齿不等高或磨损不 一致，并且在加工过程中也可看从孔中流出的切削液
或 手 捻 一 下 就 知 道 铁 屑 大 小 是 否 均 匀 ，刀 齿 有 无 打 坏 、
，长
504mm。
来料状况：阀盖中心有一个 准30 的预钻通孔。通常
表面，相对于用钻头钻的孔，精度有很大提高，一般情况 情况下，为了均匀前端法兰中心与背部装焊后滤网中
下，表面粗糙度可达 Ra12.5～Ra6.3 左右，所以经常用来 心，工件按线找正后，准30 预钻孔相对于法兰平面垂直
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要比铰刀的实际直径稍小一些，这是因为采用水溶性切 削液后产生了弹性复原的关系，由于水溶性切削液粘性 小，容易进入切削区，使工件产生塑性变形，弹性复原显
著 ，所 以 铰 出 的 孔 径 就 比 铰 刀 的 尺 寸 小 一 些 ，而 且 我 们
会 发 现 ，铰 刀 的 磨 损 主 要 发 生 在 后 刀 面 上 的 ，就 是 这 个
大加工，而细长孔多采用扩孔钻进行孔的半精加工，因扩 2 小深孔加工实例
孔钻一般有 3～4 个以上的刀齿，所以刚性相对好一些，并 且有一定的导向作用，在某种程度上能校正钻孔时的轴 线误差，又因为切削少，排屑相对顺利，不易刮伤已加工
图 1 所示为 13.5MW 汽轮机高压主汽阀盖，该工件
中心孔为
准60+0.20 +0.15
接结构，代替传统的铸件。考虑到本机的精度要求不高， 调节丝杆上各固定一个小链轮，并用链条将两个小链轮
刀辊的支承采用调心滚子轴承。在一条刀辊的两端用调 联接起来。转动固连在调节丝杆上的一个手轮时，另一个
心滚子轴承支承，因调心滚子轴承的内孔可沿球面滚道 手轮也跟着转动，这样达到刀辊调整距离一致的要求。两刀
一般宽度应在 0.15～0.25mm 之间。铰孔的余量不能太大，
以能够把前一道工序留下的加工痕迹去除为宜，若余量
过大，则切削温度高，会使铰刀直径膨胀导致孔径扩大，
而且切削增多可擦伤孔的表面。所以加工
准60+0.20 +0.15
孔时，
采用粗铰刀为 准59.85 和 准60.05 两把刀进行粗铰，铰刀
不用磨倒锥，以增加导向定心作用。铰孔前采用扩孔的
镗孔也是镗床常用的孔加工方法之一，相对于以上
力不等，会导致钻孔后孔径扩大。（4）钻头钻孔孔的表面 几种加工方法，它能获得很高的定心精度和直线度，但在
光洁度较差，一般只能达到 Ra25 左右。
细长孔的加工中由于受工件的孔径和孔深的限制，镗刀
1.2 扩孔
杆的直径和长度保证不了镗杆的刚性，从而不能获得理
扩孔一般是用镗刀或扩孔钻对已钻出的孔进一步扩 想的尺寸精度和表面粗糙度。
自的工艺特点。
度可以达 Ra3.2 以上，铰孔的精度和表面粗糙度并不取
1.1 钻孔
决于机床的精度，而主要取决于铰刀的精度，取决于铰刀
多用于粗加工内孔，加工过程中主要存在以下缺陷： 的安装方式、加工余量、切削用量和切削液的选用等。由
（1）因钻头顶部横刃影响定心不准、且钻削时抗力 于铰削余量小，加工深孔时，刀杆与铰刀常为浮动联接，
几台计算机硬盘粉碎机经用户使用近 1 年，各个零
型钢焊接后可不再加工，墙板直接安装在机座上，可减少 部件平稳运行，未出现任何故障，特别是用链条传递动
加工及降低安装精度，节约费用。在轴承组合设计中，左 力，解决了行程较大的刀辊的动力传动，简单可靠。
端为游动支点，右端为固定支点，用圆螺母背紧调心滚子
（编辑 黄 荻）
（编辑 立 明）
!!!!!!!!!! 作者简介：周广彪（1982-），男，助理工程师，主要从事大型汽轮机各
部套零件加工工艺编制及技术服务工作。 收稿日期：2010-04-09
机械工程师 2010 年第 7 期 135
屑，过长则刚性差，因此用镗刀镗孔最多只能镗至 300mm
深，剩余部分用套式扩孔钻进行加工。为了提高加工效
率，镗孔时我们可以根据各级扩孔尺寸把孔镗成阶梯孔，
就是孔镗至
300mm
深
准58.5
0 -0.05
、275mm
深
准59
0 -0.05
、
250mm
深
准59.5
0 -0.05
，然后用
准58.5 ±0.03、准59 ±0.03、
解决方案
SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造
镗床小直径深孔加工工艺方法研究
周广彪， 曲国丽， 洪爱军 （哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨 150046）
摘 要：根据 13.5M W 汽轮机高压主汽调节阀阀盖中心孔特点，在加工过程中总结镗床加工精度较高小直径深孔工艺
准59.5±0.03 扩孔钻，分别从 300mm 深、275mm 深、250mm
深处把孔扩至 准59.5±0.03。这样做是因为镗孔进刀量、转
速都比用扩孔钻快很多，可以大幅提高效率，并且镗孔的
直线度和垂直度比较好，每次扩孔钻进入孔中又有 25mm
深、单边只有 0.01～0.04mm 余量的导引部分，使套式扩孔
轴承，作轴向定位，并能承受较大的轴向力，且结构简单， !!!!!!!!!! 装卸容易。左右两个滑块可移动，以调节刀辊的行程。为 作者简介：黄有恒（1953-），男，工程师，研究领域为机械设计与制造。
使两个滑块在调整行程时能保持同步，在与滑块连接的 收稿日期：2010-04-15
134 机械工程师 2010 年第 7 期
磨损的问题。
3结语
通过以上分析和控制，制定了严密的工艺方案、制定
了与工件材质相匹配的刀具表、制定了与刀具相匹配的
冷却液表，镗床操作者严格按上述要求加工，当阀盖中心
孔
准60+0.20 +0.15
加工至
准60.05mm
时就基本保证了工件的各种
形位公差，最后只需要用 准60.15mm 铰刀进行精铰即可
达到图纸的要求，效果良好。
方法。
关键词：镗床；小直径；高精度；深孔；工艺方案
中图分类号：TH162
文献标识码：A
文章编号：1002－2333（2010）07－0134－02
1 镗床加工深孔的工艺特点
做半精加工。
镗床加工深孔的工艺方法有很多，常用的有钻孔、扩 1.3 铰孔
孔、镗孔、铰孔等，在实际的加工中，这些加工方法有着各
铰孔是在扩孔后，对孔进行的一种精加工方法，粗糙
钻处在一个比较理想的工作状态，从而可以一定程度上，
继续校正钻孔的轴线误差。
2.3 铰孔
首先要选用铰刀，因为我厂使用的很多铰刀都是非
标准的、自行改制的，而铰刀又是一种要求尺寸精确、角
度合理的多刃刀具，在这里容易被忽略的是铰刀的修光
刃上的棱边宽度，棱边宽度主要起定向、修光孔壁、保证
铰刀直径和便于测量的作用，铰刀的修磨主要在后刀面
方式用镗刀镗阶梯孔后，用铰刀铰削，切削速度<5m/
min，走刀量 0.2～0.5mm/r。在铰孔过程中，采用切削液
（油）的后铰出的孔径要比铰刀的直径大一些，其中干切
图1
削孔径最大，而采用水溶性切削液（乳化液）铰出的直径
度与同心度都有一定的偏差，并且在
准60+0.20 +0.15
中心孔，距
前端面 155mm 处有一个 准36mm 孔与中心孔垂直相交，
工件来料孔偏斜过大，中间可增加 准54mm 一档，也就是
分三次把孔扩至 准58，这样加工，一是为了去除余量，二
是先用镗刀把孔镗一段保证定心精度，使接长钻有了一
段导向孔，起到一定的纠偏作用。
2.2 使用扩孔钻进行扩孔
在用扩孔钻以前，首先用镗杆镗孔。选用直径 准40～
准45、长度 300mm 左右的镗杆，因为镗杆过粗则不利于排
解决方案
工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION
900 10-00.2
3.2 420
1.6
准360f9--00..0160
A
0.03 A 3.2
6.3
准60+0.20 ＋0.15
A
上 进 行 ，棱 边 不 能 太 宽 ，否 则 会 使 铰 刀 与 孔 壁 的 摩 擦 增 加，增大切削抗力，并且工作时发出“吱吱”声音，很容易 产 生 积 削 瘤 、震 动 、打 刀 、孔 壁 出 现 滑 沟 或 锥 度等问题，
的中心点偏摆，我们可以把刀辊抽象地看为一条直线，两 辊平行度误差小于 0.5mm。又在滑块表面贴上一条标尺，墙
个轴承抽象地看为两个支点。由几何学知，两点确定一条 板上固定一指针，滑块运动的距离及所在位置就一目了然。
直线，而这两点是可以不在同一平面内，也就是说，安装 3 结 语
刀辊轴承孔的中心不用保持严格的同心，也即机座采用
原因。选用油类切削液在我厂也很常见，比如加工汽缸
上下半合并铰锥销孔时，因为切削抗力大就必须使用常
见的硫化油等油ห้องสมุดไป่ตู้切削液。实践证明，用水性溶液加工
的孔光洁度最好，油次之，干铰光洁度最差，因为水溶性
溶液粘性小，渗透性强，润滑所引起的复原弹性较大，因
此铰出的孔的表面经过修光刃的摩擦挤压，表面粗糙度
较小，但不利的是铰刀容易磨损。