臥式加工中心上采用槍鉆加工深孔的探討

張 凱，段明德，王學(xué)軍

（1.河南科技大學(xué)，河南 洛陽(yáng) 471003；2.第一拖拉機(jī)股份有限公司第一裝配廠，河南 洛陽(yáng) 471004）

1 深孔加工的常見(jiàn)方式

鉆削孔深與孔徑之比大于10的孔時(shí)稱為深孔鉆削，常用加工方法有：噴吸鉆系統(tǒng)，單管鉆系統(tǒng)，槍鉆系統(tǒng)。其中槍鉆系統(tǒng)適用于小直徑，高冷卻壓力加工。

2 零件及技術(shù)要求

我公司新研發(fā)的LA3004輪式拖拉機(jī)，是國(guó)內(nèi)唯一采用動(dòng)力換擋的新型大馬力輪式拖拉機(jī)。其變速箱采用法國(guó)技術(shù)，其中的傳動(dòng)軸要加工直徑Φ6-Φ18的深孔，其中部分孔長(zhǎng)徑比已達(dá)到50倍徑以上，且6種零件孔徑在Φ10以下。7種花鍵軸零件的零件圖見(jiàn)圖1、圖2；

（1）一軸 /LA3004.37.126-1 3-Φ8孔深418/深269/深299。

（2）小錐齒輪軸/LA3004.38.102-1 Φ18 孔深475.5。

（3）動(dòng)力輸出主動(dòng)軸/LA3004.41.103-1 2-Φ6 孔深248.5/深 214.5。

（4）分動(dòng)箱從動(dòng)軸/LA3004.42.104-1 Φ6孔深116 Φ8孔深228。

（5）二軸 /LA3004.37.127-1 3-Φ8孔深 338/深 308/深260（通孔）。

（6） 三軸 /LA3004.37.128-1 2-Φ8 孔深 219.5/深208.5 Φ10孔深439.5（通孔）。

（7）副高速主動(dòng)軸/LA3004.37.409-1 Φ10定位孔深18孔深 544.5（通孔）。

圖1：零件簡(jiǎn)圖

圖2 零件簡(jiǎn)圖

3 零件的工藝分析與設(shè)計(jì)

（1）刀具選用。根據(jù)零件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)精度要求，可以看出零件孔徑較細(xì)，且長(zhǎng)徑比較大，但精度較低，僅需保證直線度即可。因此加工考慮使用槍鉆采用整體鉆削完成。一般來(lái)說(shuō)，槍鉆常用于專用槍鉆機(jī)床完成，但由于本零件新產(chǎn)品試制、批量問(wèn)題及成本投入情況，采用在臥式加工中心上加工，節(jié)約時(shí)間，降低成本。

結(jié)合本次零件技術(shù)要求：本次10種刀具，5種導(dǎo)向孔鉆頭采用復(fù)合涂層硬質(zhì)合金鉆頭，5種焊接硬質(zhì)合金頭槍鉆均選自德國(guó)鈷領(lǐng)刀具公司。德國(guó)鈷領(lǐng)刀具有限公司集百年專業(yè)生產(chǎn)孔加工刀具的豐富經(jīng)驗(yàn)及20多年深孔加工領(lǐng)域的專業(yè)槍鉆制造經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)出多種深孔加工領(lǐng)域領(lǐng)先技術(shù)的槍鉆系列刀具。

目前共有三種類型的槍鉆，其中EB100槍鉆為單刃整體硬質(zhì)合金槍鉆，適合加工所有材料,直徑從Φ1.0～Φ8.0mm,槽長(zhǎng)最長(zhǎng)300mm；EB800帶可換刀片單刃槍鉆，適合加工絕大部分材料,直徑從16.0mm到40.0mm,最大總長(zhǎng)可達(dá)3000mm；EB80槍鉆為單刃焊接硬質(zhì)合金頭部槍鉆，適合加工所有材料,直徑從Φ2～Φ40.0mm,總長(zhǎng)最長(zhǎng)3000mm?？紤]零件尺寸要求本次選用EB80槍鉆。

槍鉆頭部形式的選擇，EB80槍鉆頭部形式如圖3所示。

圖3 槍鉆頭部形式簡(jiǎn)圖

根據(jù)我們加工零件的特性選用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的G型

（2）機(jī)床設(shè)備。我車(chē)間使用的是日本森精機(jī)公司生產(chǎn)的臥式加工中心，型號(hào)是NH8000DCG，其中考慮到加工殼體類零件的深孔加工，特地增加了大壓力的中心出水水泵，壓力由標(biāo)配的3.50MPa增加至6.86MPa（68.6bar），以確保加工壓力。（1MPa＝10bar=10.2kgf）

圖4 槍鉆直徑與壓力關(guān)系圖

（3）夾具設(shè)計(jì)。夾具一加工四種花鍵軸：一軸、小錐齒輪軸、動(dòng)力輸出主動(dòng)軸、軸，夾具二加工三種花鍵軸：二軸、三軸、副高速主動(dòng)軸，夾具設(shè)計(jì)思路，對(duì)有通孔的三根軸設(shè)計(jì)在一套夾具上，另外全是盲孔的零件集中在一套夾具上；方便加工，減少機(jī)床輔助時(shí)間。定位采用軸肩，在關(guān)鍵表面壓緊。一次3種零件和4種零件，以便提高效率，如圖5、圖6所示。

圖5 夾具簡(jiǎn)圖

圖6 夾具簡(jiǎn)圖

4 加工過(guò)程工藝試驗(yàn)與分析

（1）采用槍鉆加工深孔時(shí)，由于批量小不設(shè)計(jì)專門(mén)的導(dǎo)向套，而采用預(yù)鉆孔，作為導(dǎo)向孔，起到導(dǎo)向套的作用，將導(dǎo)向孔鉆成比槍鉆直徑稍大+0.01至0.02mm，公差等級(jí)為H7，直徑為孔徑的2.5倍孔。該導(dǎo)向孔尺寸精度很關(guān)鍵，既不能比槍鉆頭小，也不能過(guò)大，實(shí)際加工中出現(xiàn)鈷領(lǐng)鉆頭損壞后采用國(guó)產(chǎn)鉆頭，鉆導(dǎo)向孔后由于精度差，預(yù)鉆孔無(wú)法起到導(dǎo)向作用，致使槍鉆折斷。

（2）將槍鉆進(jìn)入導(dǎo)向孔中，當(dāng)槍鉆在導(dǎo)向孔外面時(shí)不要旋轉(zhuǎn)槍鉆，開(kāi)始切削旋轉(zhuǎn)，開(kāi)始切削進(jìn)給，鉆完孔后，快速返回，停在導(dǎo)向孔位置，停止旋轉(zhuǎn)和冷卻液從工件中抽出槍鉆，實(shí)際中由于第一次沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)，先啟動(dòng)主軸，速度過(guò)高，導(dǎo)致槍鉆一下折斷。

（3）盲孔加工時(shí)，首先進(jìn)行導(dǎo)向孔加工，更換槍鉆后，快速進(jìn)給至導(dǎo)向孔>1.5D處，將槍鉆頭深入預(yù)鉆孔，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸，使槍鉆能夠很輕松的在預(yù)鉆孔中轉(zhuǎn)動(dòng)，然后打開(kāi)冷卻液，啟動(dòng)主軸，開(kāi)始加工，鉆到預(yù)定位置后，主軸停轉(zhuǎn)，關(guān)閉冷卻液，手動(dòng)將槍鉆退出零件，將主軸回零。

（4）通孔加工時(shí)，步驟與通孔加工類似，只是在零件即將貫通的前5mm，主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給均需各降50%運(yùn)行，等當(dāng)槍鉆頭鉆出孔0.5孔徑時(shí)，主軸停轉(zhuǎn)，關(guān)閉冷卻液。

5 NC程序改進(jìn)

在數(shù)控編程中深孔鉆加工一般選用G83指令，鉆頭在每次固定鉆深后都退回相同距離，以便于排屑，但在實(shí)際中因槍鉆的特殊結(jié)構(gòu)和特殊的排屑特性，而采用了G01指令，通過(guò)高冷卻壓力將鐵屑從槍鉆的缺口中排出。現(xiàn)場(chǎng)中首次使用G83加工時(shí)，造成焊接槍頭回退時(shí)斷裂，而采用G01則切削平穩(wěn)排屑良好，加工性良好。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐，在未增加專用設(shè)備的情況下我廠成功的完成了以上7種零件的深孔加工，極大地降低了成本，為加工中心加工小直徑系列孔積累了經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)濟(jì)適用性強(qiáng)，具備一定的推廣價(jià)值。