组合刀具在深孔加工中的设计与应用

2015-04-25黑玉龙杨英梅潘宏宇

制造技术与机床 2015年2期

李娟黑玉龙杨英梅莫菲潘宏宇

(齐齐哈尔北方机器有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161000)

笔者公司批量生产的箱体类工件，其结构如图1所示。工件上有一阶梯形的通孔，该孔的位置公差为±0.05 mm，内径为Φ30H6、Φ54H7，表面粗糙度要求为Ra1.6 μm，同轴度要求为Φ0.05 mm。

1 难点分析

该工件需要加工的孔是小直径的深孔，孔B 的直径尺寸为Φ54H7 深335 mm，深径比为335/54=6.2 mm。孔A 的直径尺寸为Φ30H6，深度尺寸为510－40=470 mm，深径比为470/30=15.7 mm。根据以往加工经验，深径比大于4 的小直径长孔，加工时因镗杆的振动会使孔的加工精度下降。该孔属于深孔加工，特别是内孔Φ54H7 与Φ30H6 要求同轴度为Φ0.05 mm，较难保证。

2 工艺方案

(1)方案一

采用调头镗法。因该工件Φ30H6、Φ54H7 两孔要求同轴，两孔相距较远，可以采用调头镗法。调头镗是在工件的一次安装下，先镗出箱体右端的孔Φ30H6后，将镗床工作台回转180°，再镗左端的孔Φ54H7。但是，我公司目前数控设备占少数，应用最多的还是普通镗床T68，工作台回转180°时精度不够，两端镗孔轴线不重合，同轴度Φ0.05 mm 很难保证。

(2)方案二

利用已加工孔做支承导向。应用这个方法时，可以先加工Φ54H7 孔定寸。再在该孔内装一导向套，支承和引导镗杆加工Φ30H6 孔。此方法仅适用于两孔相距较近的同轴孔的加工。该工件Φ54H7 孔较深，经过钻孔、扩孔、镗孔时由于刀具自重容易产生走偏。再以此孔导向，加工Φ30H6 孔，孔的坐标位置精度±0.05 mm 在出口处难以保证。若该工件单件生产，可以采取这种方法。

(3)方案三

因该工件批量生产，孔的位置精度及同轴度要求较高，决定采取工艺方案三，即组合刀具配合镗模法。为此，笔者设计了组合划钻、浮动接头、组合式镗杆、浮动镗刀，配合镗模来保证该孔的同轴度要求。

3 组合刀具的设计

3.1 组合划钻的设计

设计的组合划钻如图2 所示，联接组合划钻与镗床主轴的浮动接头如图3 所示。工作时，先将浮动接头的锥柄插入普通镗床T68 的主轴锥孔(莫氏圆锥5号)内，然后将组合划钻的尾部插入浮动接头的前端孔内，旋转划钻体，使组合划钻上的圆柱销2 卡在浮动接头的定位槽内。镗床主轴旋转时，就可以带动组合划钻一起旋转。

3.2 组合式浮动镗刀的设计

在选择推镗和拉镗的加工方式时，考虑到该工件被加工孔是深孔，镗杆很长，若采取推镗的方式，镗杆受轴向压力时易于弯曲，降低孔的加工精度。所以，我们尽量采用“拉镗”的方式进行镗孔，拉镗是镗杆受拉的方式进行镗孔，有利于提高深孔加工的精度。

经过分析该工件的结构特点，发现中间处有一个80 mm 的槽，可以先将该槽加工出来。再设计出一个组合式浮动镗刀杆如图4。加工时，将组合式镗杆的装刀孔10 的位置伸到工件80 mm 宽的槽处，利用工件上这个80 mm 宽槽的空位置，在组合式镗杆的装刀孔10 处，安装加工孔Φ54H7 的浮动镗刀。再在前端(工件的右端)装刀孔12 处，安装加工孔Φ30H6 的浮动镗刀，就可以进行拉镗了。

与之配合的浮动镗刀(如图5)，直径尺寸D为Φ54 mm 和Φ30 mm 两种尺寸的浮动镗刀各一件。工作时，组合式镗杆的尾部同样与图3 浮动接头联接，旋转镗杆，使组合式镗杆上的圆柱销2 卡在浮动接头的定位槽内。镗床主轴旋转时，就可以带动镗杆一起旋转。采取这种浮动联接的方式，可以防止镗杆变形。

4 组合刀具的应用

先加工完尺寸为80 mm 宽的槽后，该孔加工工艺过程及应用的刀具如下:

在普通镗床T68 上，找正并安装镗模。以工件底平面为基准，将工件装夹在镗模中。

工步1:在工件的右端，按镗模上的钻套找正镗杆，钻Φ27 mm 通孔(Φ27 mm 加长麻花钻)，通至尺寸为80 mm 的槽处;

工步2:扩孔Φ29 mm(Φ29 mm 加长扩孔钻)，通至尺寸为80 mm 的槽处;

工步3:回转工作台180°。在工件的左端，按镗模上的钻套找正镗杆，钻孔Φ25 mm(Φ25 mm 加长麻花钻)，通至尺寸为80 mm 的槽处;

工步4:扩孔Φ50 mm(Φ50 mm 加长麻花钻)，深335 mm;

工步5:扩孔Φ53 mm(Φ53 mm 加长扩孔钻)，深335 mm;

工步6:扩阶梯孔Φ53.7 mm、Φ29.7 mm(组合划钻，如图6);

工步7:镗孔Φ54H7、Φ30H6(组合式浮动镗刀，如图7)。

(1)组合划钻的应用

如图6 所示，在工步6 中，加工时，先将组合划钻的导向6 伸至镗模前端的钻套内，旋转主轴，使组合划钻4 上的前、后两个直径的刃部同时切削工件，同时扩阶梯孔Φ53.7 mm、Φ29.7 mm。因其前导向在镗模内支承并引导，可以很好地保证两孔的同轴度要求。

(2)组合式浮动镗刀的应用

如图7 所示，在工步7 中，加工时，先将组合式镗刀杆伸到孔内，将装刀孔5 位置伸至工件已加工好的尺寸为80 mm 的槽处。将图5 中D=Φ54 mm 的浮动镗刀6 安装在装刀孔5 内，调整好后，旋转主轴，先推镗孔至335H10 深处。再将D=Φ30 mm 浮动镗刀8 安装在装刀孔9 内，调整好后，旋转主轴，同时拉镗Φ54H7、Φ30H6，两孔的直径尺寸同时定寸。