深孔加工精度控制方法

■河南中光学集团有限公司 （南阳 473006） 张 勇

我单位近期承接的一种零件，内孔要求较严。工件材料为42CrMo，形状及相关尺寸如图1所示，未注公差按±0.05mm控制。

图1

这个零件内孔要求较严主要体现在三个方面：①内孔长径比较大，钻孔时排屑困难。②内孔同轴度公差要求较严。③内孔表面粗糙度要求较高。这个工件是深孔加工难度方面的典型代表，下面从这三个方面逐一分析解决。

1. 钻孔时的排屑问题

钻削过程中的排屑不畅，极易折断钻头，特别是数控钻削过程中，一旦钻头折断，极易造成后续孔加工刀具全部损坏。因此解决排屑问题就显得尤为重要。

为了解决钻小深孔时的排屑问题，我们用宏程序编制了一个通用的钻孔程序解决。其主要思路是，如果钻削的孔比较深，则每次进给更少就要退出钻头排屑。一般来说，孔深大于直径5倍的情况下，每进给一个钻头直径的深度就要进行一次排屑。对于强度高、韧性好的材料，一次排屑的深度应更小。编制宏程序的好处是可以避免程序冗长，通用性好，便于以后调用。

钻孔的主程序如下：

G0 X0 Z0

G65 P9011 Z-50 Q5 R1 F0.1

(Z-所需钻孔深度；Q-每次进给的深度；R-快速进给的安全距离；F-进给速度)

所调用宏程序如下：O9011(DRILL MACRO)N1 #1=0

（钻孔深度赋初值）

N2 #2=0（上次钻孔深度）

N3 #1=#1+#17 （本次钻孔深度）

N4 IF [#1 GT #26] THEN #1= #26（控制当前孔深）

N5 G0 W-[#2-#18] （快速移动到安全位置）

N6 G1 W-[#1-#2+#18] （切削进给到当前孔深）

N7 G0 W#1 （退回至起点位置）

N8 IF [#1 GE #26] GOTO11 （检查孔深是否到达指定深度）

N9 #1= #2 （储存当前孔深）

N10 GOTO3

N11 M99

2. 孔对外圆的同轴度问题

在深孔钻削加工的过程中，由于钻头两条切削刃存在对称误差、锋利程度不一致等，都会造成钻削过程中孔位的漂移。正常情况下100mm漂移数值控制在0.1mm就存在一定的难度。通常要求较严的孔在钻削之后都会进行铰削，铰削可控制孔的直径精度、提高表面质量。但不能修正钻削产生漂移。

为了解决这个问题，我们打破常规思路，认为虽然钻孔时的漂移难以避免，但让外圆来适应内孔还是可以保证同轴度要求的。具体工艺步骤是：

（1）下料，总长留余量2mm。

（2）车左端端面见光，粗车外圆到φ35.5mm。

（3）夹左端粗车过的外圆，精车右端端面，保证总长80±0.05 mm，钻、铰φ4.9±0.05 mm通孔。

（4）去两端孔口毛刺，两顶尖顶φ4.9±0.05 mm孔，精车φ34.9 mm外圆。

（5）再以φ34.9 mm外圆为基准加工其余各尺寸。

这样先把φ4.9±0.05 mm孔加工出来，再以φ4.9±0.05 mm孔为基准加工出其余各尺寸，使φ4.9±0.05 mm孔加工过程中的漂移误差，在后面的加工中得到纠正。

3. 表面粗糙度要求

Ra=0.8μm的表面粗糙度值在切削条件优越的情况下也是不易达到的，在这种极不利的切削条件下更难。如果定制专门的滚压头，成本高、周期长，实现比较困难。比较经济的方法还是用铰刀铰削。

根据经验总结出铰削的特点如下：

（1）底孔留小而且稳定的余量。底孔不能采用钻头一次钻成，一次钻削的尺寸不稳定，应先用较小一点的钻头钻削，再用合适的钻头进行扩孔，底孔余量0.05～0.1mm之间，底孔粗糙度也不能太差，应达到Ra=6.3μm。

（2）铰刀的切削刃要经过研磨，粗糙度Ra=0.4μm以下，在导向刃和切削刃之间推磨过渡圆弧，避免退刀时拉伤零件。

（3）铰削时的切削速度小于20mm/min，进给速度为0.2mm/r为宜；

（4）铰削时加注皂化液，有助于降低表面粗糙度值。

加工出的零件如图2所示。

图2

[1] 杨叔子.机械加工工艺师手册（第二版）[M]. 北京：机械工业出版社，2010.

[2] 上海市金属切削技术协会.金属切削手册（第三版）[M].上海：上海科学技术出版社，2000.