浅谈普通车床深孔切削加工

浅谈普通车床深孔切削加工
单位中原油田中原总机石油设备有限公司工种车工
等级高级技师
刘英凯
摘要:机械制造业在整个国民经济生产中占有十分重要的地位，而金属切削加工在机械制造业中，是获得产品零部件基本而又可靠的精密加工手段。

在机械.电机.电子等各种现代化产业部门中都起着重要的作用。

工具的设计.制造和使用自古以来就很受重视，这里我们所说的工具不仅仅指机械加工的机床。

我们更关心的是直接进行切削加工的刀具及工装。

在机械零件加工中，孔的加工是一中常见的加工行式。

而孔的加工中主要又分为浅孔和深孔。

本文根据机床的特点，针对深孔零件的加工，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具的改进和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，及工艺方法的制定。

通过整个工艺的过程的制定，充分体现了在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势
关建词 :深孔加工工艺方案进给路线控制尺寸
引言:机械加工的目的，是将毛坯加工成符合产品图纸工艺要求的零部件。

通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品图纸要求的零件。

一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺方法完成，但其中总有一种工艺方法在某一特定条件下是即经济、又合理的。

在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品图纸工艺要求的零件，最重要的就是要编制出合理的，符合零件加工工艺要求的工艺规程。

本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零
件为例，结合车床加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，最终形成可以指导生产的工艺文件。

在整个工艺过程的设计中，通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，通过合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。

最终形成完整的工艺文件，并能用以指导实际生产。

在机械零件加工中，作为一名车工经常需要车削加工各种直径大小不同,深度不同的盲孔和通孔。

而在孔加工中主要又分为浅孔和深孔加工两大类，一般将孔深(L)与孔径大小(d)之比作为判定依据。

当L/d大于5时，称之为深孔，反之为浅孔。

浅孔在普通车床上容易车削，而深孔在普通车床上车削加工则是一个难题，前辈们都说“刨工怕刨精簿板,车工怕车细长孔”,由于深孔刀杆细长,至使刀杆刚性差,车削加工中因切削力,切削热,切削速度的影响易产生颤动,让刀,同
时因冷却,排屑不畅造成刀具损坏,至使劳动强度提高,生产效率底.
为了解决深孔加工这一难题，我和同事们在生产工作中认真探索，仔细研究，经过反复实践。

终于研制出了“无隙刀杆”，彻底解决了在普通车床加工深孔时产生的让刀，排屑,冷却,精度要求等一系列难以解决的问题,使深孔加工在我厂不再是一个难题.它于普通刀杆的最
大区别在于多了一个高铬铸铁耐磨扶正导向套和一个冷却系统。

“无隙刀杆”是采用内空的柱塞做成的刀杆体，柱塞外径经高温喷涂一层
厚度为6mm硬质合金粉沫，经精磨后表面粗糙度R a0.4,增强了刀杆表面的耐磨性与耐磨的高铬铸铁滑套组合而成的一种特殊刀杆“无隙刀杆”(如下图)中的无隙是指在加工深孔时，根据图纸孔径的要求，先加工出与孔径配合的高铬耐磨铸铁滑套，并且淬火后滑套外径经精磨表面粗糙度Ra0.4，滑套与孔径之间保持微小的间隙，一般控制在0.05-0.1mm范围`之内。

加工过程中高铬耐磨铸铁滑套随着工件的旋转而在刀杆转动。

由于是滚动、滑动磨擦，减小了滑套的磨损，滑套与刀杆配合处的后端有一个小台阶，它使滑套不能向后移动，而与刀杆始终保持一定距离，这样就起到了扶正，定向和防止振动的作用，同时高铬耐磨铸铁滑套的外径也起到些对工件孔壁的滚压挤光作用。

加工出来的深孔有较高的精度和表面粗糙度。

它由件一；件二。

件三，件四组成。

件一：
件二：
件三：
件四：
件五：
下面结合我单位中心管的加工，阐述它如何在普通车床上保证加工尺寸的过程。

此工件图纸加工要求内孔直径φ5O±0.05mm，长1200mm的钢管（如上图，件五）
该加工零件毛坯外径尺寸为Φ76X20，L=1205mm的钢管，用户单位要求内孔车削为Φ50±0.05mm，内孔精度达粗糙度3.2与之配合工件间隙较小，按照计算该工件的L/d值为24，它具备了深孔加工的以下特点：⑴按常规方法加工，加工过程中不能直接观察刀具切削情况，操作者只能凭实践经验听切削声音，根据观察切屑排出的情况来判断切削过程是是否异常。

（2）深孔加工中，冷却不好刀具散热
性差，切削热量不易散出，切削加工中的大量切削热主要的铁屑带走，工件留有少量热量。

铁屑在深孔内不能有效排出。

常采用一些特殊的方式对刀具与工件进行强制性的冷却；（3）由于孔深，铁屑经过的切削路径长，若高速切悄工件随主轴高速旋转，铁屑在离心力的作用下沿着孔壁随工件高速旋转，切屑阻塞易挤在刀具、刀杆与工件之间切屑不易排出，易产生崩刃、让刀现象，同时刀具磨损较快，若低速车悄加注充分的冷却液，铁屑在不受主轴旋转的离心力的作用下，可随冷却液流出，但工作效率极低。

在高速切悄时要根据工件材料的不同，选择不同的刀具材料，根据工件材料及加工性质，认真的选择和刃磨好刀具的几何角度，合理的选择切悄用量，控制好铁屑的形状及出屑方向，使切屑从待加工面留出，避免影响工件已加工表面的质量与加工精度。

（4）刀杆细长刚性差，镗孔时因受到孔径尺寸大小，深度的限制。

孔小而深，刀杆细而长不能有效的增加刀杆的横截面积及刚性，镗悄时极易产生颤动让刀，很难保证加工质量。

因此加工过程中需采用辅助支撑高铬铸铁耐磨导向套，才能降低刀杆颤动加工出合格的产品。

在加工中心管时，我反复实践多次的改进刀杆，最后采用抽油泵上废弃的38柱塞为刀杆主体。

柱塞右端为刀杆夹具体，使得刀杆主体在夹具体内根据孔深可以任意伸缩转动，可根据刀具磨损情况来调整刀具的刃倾角，控制切屑的排屑方向，刀杆夹具体固定在车床刀架上，刀杆尾部连接一接头，与车床冷却软管相连。

柱塞左端与配件组焊。

该配件右端上部有一斜孔，作为冷却液的排出口，这样冷却液
从刀杆尾部进入，经刀杆内孔，从左端孔口喷出，直接浇住在刀块上。

一方面是带走了大量的切削热，直到散热润滑的作用，另一方面是冲走留在刀具上的铁屑，使刀具与工件内孔之间接触无铁屑，刀片材料选择耐磨性好的YT5材料,增加刀具的耐磨性延长刀具的使用寿命。

刀块的后端安装一个高铬铸铁耐磨导向套，Φ50±0.05的内孔，需要使用外径为Φ50±0.05的高铬铸铁耐磨导向扶正套，这样导向扶正支承套可与工件内径相接触，使刀杆不再处于悬臂状态，增加刀杆的刚性。

刀块选用75度YT5硬质合金刀块，根据加工余量和加工性质选择相应的刀具几何角度和切削用量，磨出相应的断屑槽，控制好排悄方向。

刀尖圆弧相应磨大些，并磨出0.2mm宽-3度的副刀棱，副后角取1度，后角取1度---2度以增加刀头强度，装刀时使刀头高出支承轴套0.1mm左右，加工时让铁屑从中心管的待加工面流出。

试车过程中，支承套尺寸确定为中心管工件内孔毛坯管尺寸，让刀杆伸入，工件旋转，刀杆作进给运动，进0.3mm,加工中出现异常声音，刀尖出现损坏。

然后经我们认真的思考，改进采取先用普通内孔镗刀在中心管端加工出Φ50长约30mm的内孔。

再将加工为φ50±0.05的支撑套伸入加工的这段孔内。

再精车镗中心管内孔尺寸。

再加工过程中切削液也起到了很大作用：（1）冷却刀具与工件，减少刀具磨损和工件热变形，提高刀具耐用度。

（2）排屑；用一定压力和流量的切削液将切屑区冲刷，实现排屑作用。

（3）保护已加工表面，采用前排屑方式，防止铁屑划伤已加工表面，并冲刷粘附在工件表面的细碎铁屑.积屑瘤等粘附物。

二0一0年四月在加工Y341—114反井封隔器中心管时，管长820mm,孔径52mm,加工余量有6mm左右。

“无隙刀杆”在实用中大显身手。

以前普通倒杆采用极低的转速，两头接刀加工，一个班也只能干三件左右，而且精度很差，现在用“无隙刀杆”在保证工件的尺寸与精度要求的同时，一个班可以加工15—25件提高工效近四倍。

“无隙刀杆”在我厂已得到广泛使用，而且我们还根据工件内孔直径大小、长度不同制做了不同的刀杆，加工深度由1.2m提高到2.2m.孔径从φ50扩大到φ90.为我厂深孔加工做出了一点应有的贡献。

但是“无隙刀杆”也有不足之处；（1）只能加工通孔而不能加工盲孔。

（2）它在加工前必需先根据图纸孔径大小的要求，先镗削出30—50mm长的止口。

针对它的不足，我们将会在今后的工作中再接再励。

对工作中出现的各种问题进行认真的专研，不断的改进，在工作中做出更大的成绩。

参考文献
1．.杨叔之主编机械加工工艺师手册机械工业出版社2001年
2．邓之明编著轨道车辆制动工程北京铁道出版社2004年
3．袁哲俊主编金属切削刀具上海科学技术出版社。

1984年
4．关滋得铁路工业工人考试习题集丛书。

车工北京中国铁道出版1996年5．许坚张学德主编夹具设计手册东北大学出版社1998年
6．中国北车集团公司李玩科主编。

车床工中国铁道出版社2004年。