卧式加工中心上采用枪钻加工深孔的探讨

张 凯，段明德，王学军

（1.河南科技大学，河南 洛阳 471003；2.第一拖拉机股份有限公司第一装配厂，河南 洛阳 471004）

1 深孔加工的常见方式

钻削孔深与孔径之比大于10的孔时称为深孔钻削，常用加工方法有：喷吸钻系统，单管钻系统，枪钻系统。其中枪钻系统适用于小直径，高冷却压力加工。

2 零件及技术要求

我公司新研发的LA3004轮式拖拉机，是国内唯一采用动力换挡的新型大马力轮式拖拉机。其变速箱采用法国技术，其中的传动轴要加工直径Φ6-Φ18的深孔，其中部分孔长径比已达到50倍径以上，且6种零件孔径在Φ10以下。7种花键轴零件的零件图见图1、图2；

（1）一轴 /LA3004.37.126-1 3-Φ8孔深418/深269/深299。

（2）小锥齿轮轴/LA3004.38.102-1 Φ18 孔深475.5。

（3）动力输出主动轴/LA3004.41.103-1 2-Φ6 孔深248.5/深 214.5。

（4）分动箱从动轴/LA3004.42.104-1 Φ6孔深116 Φ8孔深228。

（5）二轴 /LA3004.37.127-1 3-Φ8孔深 338/深 308/深260（通孔）。

（6） 三轴 /LA3004.37.128-1 2-Φ8 孔深 219.5/深208.5 Φ10孔深439.5（通孔）。

（7）副高速主动轴/LA3004.37.409-1 Φ10定位孔深18孔深 544.5（通孔）。

图1：零件简图

图2 零件简图

3 零件的工艺分析与设计

（1）刀具选用。根据零件结构和设计精度要求，可以看出零件孔径较细，且长径比较大，但精度较低，仅需保证直线度即可。因此加工考虑使用枪钻采用整体钻削完成。一般来说，枪钻常用于专用枪钻机床完成，但由于本零件新产品试制、批量问题及成本投入情况，采用在卧式加工中心上加工，节约时间，降低成本。

结合本次零件技术要求：本次10种刀具，5种导向孔钻头采用复合涂层硬质合金钻头，5种焊接硬质合金头枪钻均选自德国钴领刀具公司。德国钴领刀具有限公司集百年专业生产孔加工刀具的丰富经验及20多年深孔加工领域的专业枪钻制造经验为基础，开发出多种深孔加工领域领先技术的枪钻系列刀具。

目前共有三种类型的枪钻，其中EB100枪钻为单刃整体硬质合金枪钻，适合加工所有材料,直径从Φ1.0～Φ8.0mm,槽长最长300mm；EB800带可换刀片单刃枪钻，适合加工绝大部分材料,直径从16.0mm到40.0mm,最大总长可达3000mm；EB80枪钻为单刃焊接硬质合金头部枪钻，适合加工所有材料,直径从Φ2～Φ40.0mm,总长最长3000mm。考虑零件尺寸要求本次选用EB80枪钻。

枪钻头部形式的选择，EB80枪钻头部形式如图3所示。

图3 枪钻头部形式简图

根据我们加工零件的特性选用标准设计的G型

（2）机床设备。我车间使用的是日本森精机公司生产的卧式加工中心，型号是NH8000DCG，其中考虑到加工壳体类零件的深孔加工，特地增加了大压力的中心出水水泵，压力由标配的3.50MPa增加至6.86MPa（68.6bar），以确保加工压力。（1MPa＝10bar=10.2kgf）

图4 枪钻直径与压力关系图

（3）夹具设计。夹具一加工四种花键轴：一轴、小锥齿轮轴、动力输出主动轴、轴，夹具二加工三种花键轴：二轴、三轴、副高速主动轴，夹具设计思路，对有通孔的三根轴设计在一套夹具上，另外全是盲孔的零件集中在一套夹具上；方便加工，减少机床辅助时间。定位采用轴肩，在关键表面压紧。一次3种零件和4种零件，以便提高效率，如图5、图6所示。

图5 夹具简图

图6 夹具简图

4 加工过程工艺试验与分析

（1）采用枪钻加工深孔时，由于批量小不设计专门的导向套，而采用预钻孔，作为导向孔，起到导向套的作用，将导向孔钻成比枪钻直径稍大+0.01至0.02mm，公差等级为H7，直径为孔径的2.5倍孔。该导向孔尺寸精度很关键，既不能比枪钻头小，也不能过大，实际加工中出现钴领钻头损坏后采用国产钻头，钻导向孔后由于精度差，预钻孔无法起到导向作用，致使枪钻折断。

（2）将枪钻进入导向孔中，当枪钻在导向孔外面时不要旋转枪钻，开始切削旋转，开始切削进给，钻完孔后，快速返回，停在导向孔位置，停止旋转和冷却液从工件中抽出枪钻，实际中由于第一次没有经验，先启动主轴，速度过高，导致枪钻一下折断。

（3）盲孔加工时，首先进行导向孔加工，更换枪钻后，快速进给至导向孔>1.5D处，将枪钻头深入预钻孔，手动旋转主轴，使枪钻能够很轻松的在预钻孔中转动，然后打开冷却液，启动主轴，开始加工，钻到预定位置后，主轴停转，关闭冷却液，手动将枪钻退出零件，将主轴回零。

（4）通孔加工时，步骤与通孔加工类似，只是在零件即将贯通的前5mm，主轴转速和进给均需各降50%运行，等当枪钻头钻出孔0.5孔径时，主轴停转，关闭冷却液。

5 NC程序改进

在数控编程中深孔钻加工一般选用G83指令，钻头在每次固定钻深后都退回相同距离，以便于排屑，但在实际中因枪钻的特殊结构和特殊的排屑特性，而采用了G01指令，通过高冷却压力将铁屑从枪钻的缺口中排出。现场中首次使用G83加工时，造成焊接枪头回退时断裂，而采用G01则切削平稳排屑良好，加工性良好。

通过现场实践，在未增加专用设备的情况下我厂成功的完成了以上7种零件的深孔加工，极大地降低了成本，为加工中心加工小直径系列孔积累了经验，经济适用性强，具备一定的推广价值。