平底盲孔的数控加工

杜羽

摘 要：平底盲孔作为孔类加工的难点，在数控加工中问题更加突出，因为数控机床是严格按照编辑的程序执行，生产过程中没有智能性，不能够灵活的进行改变，且平底孔加工有其特殊性，在生产实践的过程中，必须了解其特点，提高毛坯孔的钻孔精度，采用更加有效的钻孔方法，尽量保证工件尺寸的一致性和稳定性，选用合适的刀具结构和刀具角度参数，选用更加合适的数控编程程序，才能安全有效的进行生产，发挥数控机床的优势，提高生产效率，避免生产中问题的产生。

关键词：平底盲孔 数控加工 钻孔深度

中图分类号：TG52 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）02（a）-0070-01

1 平底盲孔在数控生产加工中存在的问题

数控车在大批量生产中，具有高速、高效、高精度、高可靠性、高稳定性、高一致性的显著特点，因此在生产加工领域应用越来越广泛。但是在深孔加工和平底盲孔加工方面，存在一定的困难。因为，数控车在运行中，是严格按照编程指令进行加工，如果加工过程中，工件毛坯外形出现特殊情况，例如，铸件、锻件外形不规则、浇口，尺寸变化大等现象，特别是内孔加工时，钻孔深度存在误差或者是加工平底盲孔时，加工易震动和产生噪音，或者是切削力不均匀、变化大等方面的影响。普通车床能够根据具体的加工情况，而进行灵活的改变，在特殊情况下可以不使用机械自动进给，而采用手动进给，能够根据手动进给的手感而随时进行调整。而数控车床不能够根据实际加工的情况进行变化，而是严格按照机床内事先编辑的程序，进行加工，如果出现问题的的话，可以调整的有车床转速，进给速度，而进给量和加工走刀路线是不能够变化的，如果强行进行加工，严重时会造成损坏车刀和机床的事故发生，因此孔类零件的加工一直是数控加工的一个难点。

2 造成以上问题的原因

内孔加工较外圆加工而言，由于受到孔径大小的影响，内孔刀的刀杆截面积不可能很大，内孔刀具较外圆刀具的刚性要差，切削用量不能大，容易在加工中出现震动和噪音的现象，且粗糙度不易保证。在加工平底盲孔时，这种情况更加突出，加工盲孔时，由于要车削孔底，因此内孔刀主偏角>90°，一般为92°～95°，副偏角为6°～8°，造成内孔刀刀尖角较小，强度较差；由于孔底需要车平，车刀需要车削至工件内孔中心，则车刀的退刀量更大，刀尖至刀杆外侧的距离要小于内孔孔径的1/2，更加消减了内孔刀的截面积，造成平底盲孔的刚性更差，容易产生崩刃、车刀损坏和加工中让刀的现象。孔类零件在加工时，由于刀具在孔内，且有的孔较深，加工情况不易观察，不能够及时的进行调整；孔类零件的测量较外圆零件测量困难，且测量误差要比外圆大；由于刀杆强度的不足，孔类零件，特别是深孔零件，在加工时容易出现让刀的情况，出现锥孔的现象。因此，平底孔的加工又是孔加工的一个难点。

内孔在车削前，需要钻削底孔，底孔的钻削精度不高，深度控制不够严格，很容易出现钻孔深度不一致的情况，一般使用尾座钻孔时，控制深度公差为-2～0mm。若使用普通标准麻花钻时，底孔为120°锥度，以FANUC系统为例，不论数控程序使用的是G01直线进给，还是用G90内外径切削循环，或者是G71复合循环，对于平底孔，都是采用纵向进给，即平行于主轴方向进给，且起刀点为工件中心，即车床主轴中心，锥形底孔的存在会导致主切削刃尾部或刀杆处擦碰锥面，造成内孔刀扛刀的情况，如果强行进给，则车刀会剧烈发震，伴随有车削噪音，导致加工表面粗糙度差，易崩刃，严重时直接折断车刀，造成设备损坏和人员事故的发生。当使用平底钻或群钻进行钻孔时，虽然没有孔底锥度的情况，加工条件较普通麻花钻要好，但是由于钻孔深度误差的存在，会导致纵向进给至孔底时，由于盲孔车刀主偏角的角度特殊，切削至孔底时，参加工作的切削刃过长，震动加剧且内孔车刀刚性较差，容易发生车刀崩刃情况的发生。

3 加工中改进办法

鉴于以上情况的存在，数控车在加工平底盲孔时，要注意以下几点。首先，在车刀选择上，尽量增加内孔车刀的刀杆直径，增加内孔车刀的刚性，选用较好的刀杆结构；刀柄伸出越长，内孔车刀的刚性越低，容易引起震动，应尽量减小刀柄的伸出长度，刀柄的伸出长度只要略大于孔深即可，一般比被加工孔长3～5mm即可。当加工孔径<20mm时，如果条件允许的话，可以选用可转位机夹内孔车刀。可转位内孔刀的刀体材料优于普通需刃磨的硬质合金车刀刀体，刀杆刚性较好，关键是采用了小刀头，当刃磨小刀头内孔车刀时，弥补了刀头部分焊接面积小、粘接性能差的缺陷，改变了刀头受力情况差，易脱焊的情况，大大增加了内孔刀的刚性。其次，内孔刀在刃磨时，在强度允许的情况下，刃磨卷屑槽时，尽量采用大的前角，力求锋利，减小切削力。再次，对于平底孔的加工，如果图纸没有专门要求的话，尽量保留底孔中心的锥度部分，锥度部分越大，加工越容易，可以有效的降低加工难度，如果有技术要求的话，尽量保留中心部分2～4mm的橫刃小坑。可以降低车刀车至中心处的崩刃几率。然后，严格控制钻孔深度，采用一些特殊加工工艺，例如（1）对工件采用轴向定位，然后尾座位置固定，尾座套筒采用挡铁限位，来控制钻孔深度，钻孔深度尺寸精度控制在-1.5～-0.2mm内。（2）刀架安装专用钻套，用数控编程进给控制，或者是普车纵向进给大刻度盘，来控制钻孔深度。提高钻孔的深度尺寸精度。尽量保证工件的一致性，在使用底孔工件时，要对钻孔毛坯工件进行每件必测，特别是孔深，绝对要避免特殊尺寸工件的存在。对于孔深有差别的工件，要进行分类，或者进行二次钻孔修正。分类后，修改数控车床的加工程序，用以加工特殊尺寸的工件，确保加工中的万无一失。由于盲孔内孔加工中的特殊性，在平底内孔的加工中，应减少切削用量，首先要降低转速，车内孔时的转速比车外圆时低10%～20%，其次是减小切削深度，最后根据实际加工情况，选用合适的进给量。平底盲孔的车削中，内孔刀的安装高度必须与工件的回转中心等高或稍高一些，以保证能将孔底车平。最后，解决内孔刀的排屑问题。车盲孔时，为防止切屑堵塞内孔，则要求切屑从孔口排出（后排屑），主要采用负值刃倾角内孔车刀。要求切屑呈螺卷状断屑，而不能形成带状切屑，否则会缠绕到刀头、刀柄上，易造成车刀崩刃。所以要求车刀磨有0°～2°的刃倾角，并磨有断屑槽，以适用于平底孔和台阶孔的车削。

4 结语

综上所述，以上方法目的都是尽量避免数控车在加工平底盲孔的过程中，产生的各种问题，只要严格按照上述方法进行加工，就可避免加工中出现的很多问题，使得生产可以顺利进行，从而达到提高生产效率和避免设备和人员伤害的目的。

参考文献

[1] 袁桂萍.车工工艺与技能训练[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2007.

[2] 杜俊伟.车工工艺学[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3] 刘英超.数控机床编程与操作[M].北京：机械工业出版社，2010.