高效低成本精准的舵尾孔镗孔方法

徐文涛 吕祎

摘 要：传统的舵尾零件内孔加工是采用由专业刀具厂设计制造的专用反镗刀，采用机械结构传动，通过机床主轴正反转来控制刀体内的拨叉来打开和关闭反镗刀刀夹，经由精加工后的支撑孔和支撑导套的精密配合，镗刀反转镗削完成舵尾孔的精加工。但是由于支撑导套和支撑孔之间间隙变化，导致加工舵尾孔的尺寸精度稳定性较差。我们针对保证内孔镗削加工孔的精度稳定性可靠性的问题，经过研究及技术创新，优化镗削方法，设计专用镗刀，可以高效、低成本的完成该内孔的镗削。

关键词：镗削工艺;专用镗刀;镗孔方法

引言

舵尾零件是游艇尾部控制行驶方向关键零件，采用专用随形液压夹具装夹和专用反镗刀精加工舵尾孔，舵尾孔的加工尺寸由于受支撑导套和支撑孔间隙大小影响，刀具镗孔尺寸稳定性较差，工件尺寸废品率较高。重新设计专用镗刀，结构简单可靠，加工尺寸稳定，工件尺寸合格率100%。

1舵尾零件简介

1.1舵尾零件材料：高硅铝XK360.2，化学成分：10.5～11.5% Si;0.55～0.70% Mg; 0.20～0.30%Mn;Fe的最大含量：1.3%;Cu的最大含量：0.15%;Zn的最大含量：0.10%; Ni的最大含量：0.15%。

1.2工件成品尺寸及加工精度保證措施

加工反镗孔尺寸φ62+0.024  -0.001 mm、孔深度219.329mm、孔长度17.78m， 反镗孔单边加工余量为（φ62-φ54.458）/2=3.77mm。为了增加刚性，特设计镗刀导套支撑孔尺寸φ38.5H7mm。见附图1。

1.3工件年产量5000件，班产定额20件，加工节拍21.5分/件。

2. 舵尾孔的镗削工艺方法创新

2.1加工总体方案

舵尾零件加工所用机床：高精度卧式加工中心，在一次装夹中、一次定位，减少装夹、定位误差，高效、低成本，完成零件全部加工，是最佳加工方案。

2.2工件的定位、夹紧：

由于工件形状奇特异常，装夹困难，采用随型保压夹具依据工件外形形状，利用双V形、1点角向定位，一点主夹紧，6点辅助支撑。其中保压夹具压力可达180kpa。见附图2、3 。

2.3镗削工艺

2.3.1工件材料为高硅铝XK360.2合金，金属元素多，且含量高。

2.3.2目前各刀具厂已有反镗镗刀，由于刀体结构尺寸和长度等原因无法完成该零件的内孔加工。鉴于这种情况，采用美国专业刀具公司开发、设计专用反镗刀进行镗加工。该反镗刀是采用机械结构传动，通过机床主轴正反转来控制刀体内的拨叉来打开和关闭反镗刀刀夹。

2.3.3上一序加工好导套支撑孔φ38.5H7mm，镗刀刀夹关闭状态下，通过导套支撑孔进入工件。采用导套支撑孔来支撑导套，控制刀夹深度，机床主轴反转，打开刀夹，滑台工进21mm，完成孔精加工。机床主轴正转，关闭刀夹，镗刀退出工件。由于精加工依靠导套支撑孔和支撑导套的精密配合完成。在反镗孔加工过程中，由于导套支撑孔φ38.5H7mm加工实际尺寸变化，直接影响支撑导套和导套支撑孔之间间隙大小，加上支撑导套内孔和刀体之间的转动间隙，从而影响反镗孔的加工尺寸精度。因此，导致加工孔的尺寸精度稳定性较差，加工后的产品会有约5%数量的工件，孔径尺寸超差不合格，成为废品和回用品。与此同时，该镗刀更换刀片或调整刀具尺寸，都必须在刀具微调仪上进行，重新调整刀具尺寸。刀具加工使用参数：n=1500转/ min，v=292米/min，F=100mm

2.4反镗刀装配简图

镗刀结构简图见附图4，镗刀照片图见附图5。

2.5新反镗刀设计

2.5.1鉴于工件的加工尺寸精度稳定性较差，工件废废品和回用品数量占产品总量约5%，公司无法接受这样结果。

2.5.2通过对工件具体形状、结构分析研究，发现支撑孔φ38.5H7mm侧面有（47.8-38.5）=9.3mm长的缺口，孔和缺口总宽（38.5/2+9.3）×2= 57.1mm， 加工舵尾孔尺寸φ62mm，相差 4.9mm，可以利用该缺口，刀体只要偏心5mm，刀具就可以进入工件中，实现反镗加工。新设计的反镗刀体，设计成偏心结构，通过计算和图形比较确定新的反镗刀设计图纸。采用微调刀夹，方便刀具尺寸调节，刀体偏心5mm，利用工件上缺口，机床主轴和工件中心偏移5mm反镗刀刀体进入工件，确定放入深度，机床主轴移动到工件中心，主轴反转，完成舵尾孔精加工加工。主轴再移动到刀具进入工件初始位置，主轴退回。整个刀具处于刚性状态，加工过程简单高效，加工孔尺寸精度稳定，加工工件孔的尺寸全部合格。微调单元刀夹尺寸调节方便简单，可以直接在机床主轴上完成刀具尺寸调整。此刀具由国内刀具厂制作完成。采用PCD刀片，进行反镗精加工。工件孔圆度：0.01、粗糙度：≤R1.6、尺寸稳定性好、尺寸精度合格率100%。刀具加工使用参数;n=3500转/ min，v=681米/min，F=450mm;提高加工效率3.5倍。新镗刀设计图见附图6，新镗刀照片图见附图7。

2.6两种反镗刀对比

3结论

舵尾孔加工镗孔方法，充分研究工件结构，利用工件自身特点，设计反镗刀。镗刀结构简单，刀具调整方便，刀体刚性好，加工效率高，加工工件尺寸稳定性好，尺寸精度合格率100%。是一种高效低成本精准的舵尾孔镗孔方法。因此，这是一种值得推广的解决加工问题方法，通过研究加工工件结构，寻找适合的刀具结构，设计出合理简结的加工刀具，保正加工工件尺寸稳定性。

参考文献：

[1]杨叔子. 机械加工工艺师手册 [M]. 北京：机械工业出版社，2001.

[2]王先逵. 机械制造工艺学 [M]. 北京：机械工业出版社，2006.

作者简介;

徐文涛（1965—），男，辽宁大连人，本科，工程师，主要研究方向为机械制造工艺、刀具。