手动工具加工小径深孔分析

2017-08-30姜忠林姜忠平

中国设备工程 2017年16期

关键词：小径手动钻头

姜忠林，姜忠平

（航空工业航宇救生装备有限公司，湖北襄阳 441003）

手动工具加工小径深孔分析

姜忠林，姜忠平

（航空工业航宇救生装备有限公司，湖北襄阳 441003）

本文针对装配中配钻销子孔的问题，分析了加工难点，通过对前期加工方法的总结，找出了影响加工质量的因素，提出了解决措施，解决了手动工具加工高精度深小孔的难题，同时保证了加工质量。

高精度深小孔；钛合金；导向定位装置；切削模式

1 问题的提出

我公司的产品在总装过程中，有一道工序：三种零件组合后，配钻销子孔，如图1所示。要在产品组合后，用夹具消除所有零件的配合间隙，在不拆除夹具的情况下，一次性完成加工内容。如果采用传统的加工方法进行操作，产品质量难以保证，且严重影响加工进度。

图1 组合状态

2 加工难点分析

由图1可以看出：（1）产品的加工工序是组合后配钻销子孔，须在消除装配间隙后，一次性完成四个销子孔的加工，故不可能使用任何种类的机械设备，只能用手动工具。（2）零组件的材料为钛合金，此类材料的硬度高、韧性强、散热性差，加工时极易产生冷作硬化现象，机械加工性能差。（3）孔径小，图纸要求的是φ3H5的精度等级，孔深为12mm，钻孔时，底孔径为φ2．8，长径比4．3：1，属于典型的小径深孔加工。（4）形位要求严格，因定位销属于贯穿组合件中心位置的连接定位销，起到连接和扭动的功能作用，如图1所示，孔与零件中心偏移不大于0．1mm，垂直度不大于0．1mm。（5）操作空间的限制，由于是在产品组合后进行加工，且用手动工具，操作者相对产品零件的同心度和垂直度很难把握，造成加工结果如图2、3所示。

图2 加工结果1 图3 加工结果2

3 加工方法的探索

对于以上难题，前期进行了如下探索。

（1）定制合金钻头,由于钻头本身韧性有限，钻削时，热量不易散发，排屑空间小，容易堵塞，特别是在穿孔瞬间，吃刀量突然增大，极易折断钻头，即便是有经验的操作者，也不容易把握。（2）采用多个普通钻头，加工过程中快速切换，连续作业。该方法虽然降低了加工成本，但由于多次更换钻头，造成反复对已加工孔段进行切削，同时，因普通钻头的硬度低，极易产生冷作硬化，需要加大轴向进给力，造成钻头摆动，使底孔直径变大或产生椭圆，导致铰孔时没有余量，达不到要求。（3）铰孔时，因为采用的是手动工具（风枪），在1/3孔段，不能保证与原孔中心重合，造成φ3H5孔在进口1/3段处产生喇叭口或椭圆，也无法达到图纸要求。

4 加工分析

通过现场分析，影响其加工质量的因素有三个方面。（1）产品零件的形位控制：由于加工的空间位置有限，对于孔位的初始定位得不到有效地控制，即使控制的再好，也具有很强烈的单一性，一旦孔位成形，即使错误也无法改变。（2）孔径的控制：钻头细长，刚性差，硬度低，钻削时，容易产生偏斜、振动及断裂，影响孔的精度和孔的形状。（3）排屑：孔径小且深，排屑通道长，钻削时，近似在一个封闭的状况下工作，由于时间较长，断屑不好、排屑不畅，则可能由于排屑堵塞，导致钻头损坏，加上材料的散热性差，温度较高，钻头头部局部退火，零件表面冷却硬化，无法保证加工质量。

5 采取的措施

本文针对小径深孔加工的特殊性、材料的特点、以及产品零件所处的加工空间的特殊性要求，通过吸取以往经验，结合深孔、小径的特点，采取了如下措施。

（1）设计了一套钻孔定位的导向定位装置，如图4所示，以此来保证加工的位置精度。导向装置采用以零件自身外形为定位基准，配合A、B、C三种规格钻套，控制钻头切入点的位置精度，并且在定位装置上配备了加长导向钻套，使得钻孔时的同心度、垂直度得以保证。

图4 导向定位装置

（2）改进切削模式：首先以A号钻套，用φ2．5的钻头钻削底孔，由于控制了钻孔方向，可多次退屑，更换钻头而不会影响孔径。再以B号钻套，采用φ2．8合金钻头扩孔，计算单边扩孔余量为：（2．8-2．5）mm/2=0．15mm。即使在高速穿孔时，也不会对合金钻头造成损坏。同时，利用合金钻头强度高的特性，可以修正φ2．5孔的直线度，保证底孔的质量。最后，更换C号钻套，用合金铰刀达到孔位精度。由于合金铰刀硬度高、耐磨损，铰孔质量持续稳定。