高精度微孔的数控镗削加工工艺研究

摘 要：文章以限压阀座产品中高精度微孔的镗削加工为例，对微孔加工工艺的难度进行分析，提出优化的工艺方案，并将此方案和措施成功应用于生产实践中，从而为同类零件的微孔镗削加工积累经验，进而解决机械生产中高精度微孔难加工的问题。

关键词：高精度微孔;数控镗削;镗刀;刀具角度

限压阀是汽车发动机润滑系统的重要部件，起调节、控制主油道机油压力的作用。图1为 WR28-006型限压阀的阀座零件图，材料为16MnCr5，热处理要求720±50HV10。分析阀座零件图，可知2.5mm的中孔孔径较小且精度要求高，数控车削该类零件时，中孔的镗削加工难度较大。文章对镗削加工微孔的工艺难点进行分析，提出解决此类问题的工艺方案。

1 高精度微孔加工工艺难点分析

难点主要有两个：

其一，镗削加工孔径为2.5mm的微孔时，易发生刀具脆裂，且使用时中孔需与一阀芯零件偶配，因而该微孔的加工精度要求高，加工难度较大;其二，镗削微孔时，切削液难以到达刀具的切削刃部位，因而散热与排屑条件差。

2 工艺难点解决方案

2.1 采用优化的加工工艺流程

（1）设备的选择。选择精度较高的数控车床，如DMG V310V1数控车床，其主轴径向跳动误差为2.5um，轴向跳动误差为3um;重复定位精度为4um，可用于该零件的车削加工。

（2）加工工序安排。先将2.5mm的中孔镗成2.4±0015mm，留0.1mm余量进行热处理后的磨削加工，在镗削加工时确保2.5mm中孔有较高的形位精度。其次，零件在车削时，分两次装夹，安排两道工序进行加工。工序一，车左侧内外形，同时将0.8mm孔打出，以方便后一工序加工;工序二，镗削软爪，装夹15.6mm的外圆，以零件左端面进行轴向定位，再加工右侧其余内腔。

2.2 工序二中加工2.4±0.015mm小孔的工步安排

工步1：2mm中心钻钻孔，孔深2mm，S=2000RPM;

工步2：2.3mm钻头钻孔，孔深4.6mm，S=1500RPM;

工步3：2.3mm平底钻，括削底平面，S=2000RPM;

工步4：钻外孔口60°;

工步5：60°尖钻，括内座面，括深5.1mm，S=1800RPM;

工步6：精鏜刀镗2.4内孔，S=1500RPM，F=0.03mm/r;

工步7：另一支60°尖钻精括内座面，括深5.25mm，S=2500RPM，F=0.015mm/r。

2.3 刀具的选用

需订做特殊刀具：60°尖钻和小孔微型镗刀。其中微型镗刀是关键，需采用整体涂层硬质合金，以保证其耐磨性。结构尺寸如图2所示。镗刀长径比为6.7/1.6=4.2，属于细长刀，刚度差，镗削时易产生振刀，导致孔壁粗糙度差，孔的形状产生误差，要选择合适的切削用量，F值在精镗时取0.03mm/r，为防止机床振动，转速S也不宜太高。刀具的安装也是镗削微孔要重点注意的问题，如果刀具安装时刀尖低于中心高，将影响刀具的切削性能。主要表现在：

①切削刃相对于工件的主后角减小，导致刀具的后刀面与工件接触，使刀片与工件之间发生摩擦，当刀片旋转时，这种摩擦进一步会使刀尖发生偏离，导致刀具更深地切入工件。

②当刀具后角减小时，刀头相对于工件的前角也增大，从而引起刀具后侧刮削工件，引起刀具振动并损坏刀具。这种情况在镗削小孔时尤为严重。

为此建议安装镗刀时刀尖略高于中心高（但应尽可能接近中心高）。这样可使刀具相对于工件的法向后角增大，切削条件得到改善。刀具前角也将减小，这样可稳定工作压力。

最后要注意的是镗削微孔时刀具进给路线的安排，每次切削进给完成，镗刀都要完全退至工件端面外侧，让冷却液能完全冲刷到切削刃，以保证刀具的散热和切屑的排出，提高刀具寿命。

3 结论

综上所述，镗削高精度微孔时应特别关注以下几个问题：正确安装镗刀，使其刀尖略高于中心高;采用正前角刀片;采用较小的切削速度和进给量;采用较好的冷却方式排出铁屑。本文提出的工艺方案和措施已多次应用于此类零件的生产试制，经过实践验证，此方案能够很好地解决高精度微孔镗削加工难的问题。

参考文献：

[1]张沛森.高精度微孔镗削加工工艺的优化研究[J].机电工程，2015.06.

[2]孙铨.高精度微孔加工刀具的研究.东华大学，2013.

作者简介：谷育红（1969-），女，副教授，加工中心高级技师。