垂直但中心線不相交孔的加工方法

摘 要： 本文探討了垂直但中心線不相交孔的加工方法，分析了加工中的難點和關(guān)鍵點，指出了加工中需注意的問題和訣竅。

關(guān)鍵詞：中心垂直 中心線 不相交孔 方法

筆者學(xué)校實習(xí)工廠要加工滑座零件，長度為61-00.10 mm，寬為20-00.10 mm，高22-00.10 mm，在高度13+00.01mm位置上有個φ12+00.05mm通孔，在孔的中間偏移4.5+00.01mm。而與中心偏離5.5+00.075 mm的位置上有個φ5+00.015 mm的小孔要加工，這個直徑為φ5+00.015 mm的孔與φ12+00.05mm的孔是中心垂直、但中心線不相交的孔。加工φ5+00.015 mm的孔時，鉆頭容易向加工余量少的一邊偏斜，因此需制定新的加工方案，以保證Φ5+00.015 mm孔的尺寸公差和垂直度以及表面粗糙度符合要求。

一、提出問題

在加工φ5+00.015 mm孔時，零件的其他尺寸都是預(yù)先加工好的。工廠最先的加工工藝方案是以φ12+00.05mm為定位基準(zhǔn)，一次裝夾，在兩臺臺鉆上進(jìn)行加工。第一步，套鉆模用φ4.8mm的標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆頭鉆出底孔；第二步，用φ5鉸刀鉸削到成品尺寸。但是在底孔的鉆削過程中，由于鉆頭在φ5+00.015 mm與φ12+00.05mm兩孔的相貫部位的不良受力狀況，刀具的幾何參數(shù)不合理，鉆削用量應(yīng)用不當(dāng)?shù)仍?，使?.8mm的鉆頭鉆出來的底孔孔下端加工余量少的一邊偏斜較大，鉸削無法修正，達(dá)不到φ5+00.015 mm孔的尺寸公差和垂直度及表面粗糙度要求。

二、分析問題

根據(jù)上述情況，筆者對鉆頭φ5+00.015 mm與φ12+00.05mm兩孔相貫部位的加工狀況進(jìn)行了深入的分析，如圖1所示。

圖1 兩孔相貫部位的加工狀況

1.受力不均產(chǎn)生偏斜的原因

（1）當(dāng)鉆心到達(dá)A點時，便開始吃空，此時是不完全的雙刃切削。

（2）當(dāng)鉆心到達(dá)B點時，僅僅是單刃切削。

（3）當(dāng)鉆心到達(dá)C點時，不僅是不完全的雙刃切削，

而且鉆心再一次進(jìn)入材料，又受φ5+00.015 mm孔壁的影響，其受力情況如圖2所示。

圖2 孔壁的影響情況

在相同材料的情況下，材料的法向受力應(yīng)達(dá)到一個相對恒定a的值，才能使鉆頭切入材料，設(shè)該值為P，再設(shè)此時鉆心徑向受力為F，則由圖2可知：

F=P.cosα （0°<α<90°）

由此可知，鉆心在DE上越靠近E點，α角越小，則cosα越小，那么鉆心的受力F就越大，鉆頭就越容易向加工余量少的一邊偏斜。

2.刀具的幾何參數(shù)也會在加工中影響精度，產(chǎn)生偏斜

在加工φ5+00.015 mm孔時，由于加工余量不對稱，用標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆切削時，鉆頭的部分幾何參數(shù)存在著缺點。

（1）橫刃前角為負(fù)值，其寬又較大，鉆削時擠壓切削層嚴(yán)重，軸向力大。

（2）標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆的主切削刃最長，切下切屑最多，扭矩主要由它產(chǎn)生，一個不平衡的變動徑向力也是造成鉆孔鉆偏主要原因，如圖2（a）所示。

（3）頂角2φ為118°，角度偏大，定心不強，且鉆透時會扎刀，甚至扭斷鉆頭，尤其是鉆相通之孔。

3.鉆削用量也會在加工中影響精度，產(chǎn)生偏斜

由于加工φ5+00.015 mm的孔時，隨著加工深度不同，其切削的情況也不同，先從占頭的雙刃切削到單刃切削或不完全的雙刃切削，最后又再次雙刃切削。在如此復(fù)雜的鉆削中，其中鉆削用量不能按常規(guī)計算和選用，必須根據(jù)特殊情況選用合理的鉆削用量。

三、制定新的加工工藝方案

通過以上分析和實踐，說明φ5+00.015 mm孔的底孔，不能采用直接鉆孔的方案，因此筆者制定了新的加工工藝。

1.選用能保證X>0的鉆頭靠加工余量多的一邊貼著鉆模鉆底孔

選用能保證X>0的鉆頭靠加工余量多的一邊貼著鉆模鉆底孔，是為了確保在鉆削過程中鉆頭鉆心不吃空。

（1）選擇適當(dāng)?shù)你@頭，由圖3可知：

D={[（5.5+5/2）-12/2-X]×2}

D=4-2X D——鉆頭直徑 X——大于零的余量

因此，必須選擇小于φ4mm的鉆頭作鉆孔鉆頭，確保鉆頭不吃空。

圖3 保證X>0的鉆底孔

（2）改良麻花鉆部分的幾何參數(shù)。

①修短橫刃，把橫刃刃磨成鉆尖，鉆削時削弱了80%以上的軸向力；

②2φ=118°頂角刃磨成角度為60°，易定中心，不產(chǎn)生滑脫現(xiàn)象，如圖4（a）所示。

③把主切削刃磨短到2/3b，并且外刃高出2°～3°，起到定心作用，又減小扭矩，如圖4（a）所示。

④保證兩條切削刃對稱，避免鉆削時受力不均，刃磨時用樣板校驗。如圖4（b）所示。

圖4

（3）選擇合理的鉆削用量。

①切削深度的選擇。先用（0.5～0.7）D（D為要求的孔徑）的鉆頭鉆底孔，然后用直徑d=D的鉆頭將孔擴大，可以減小切削深度及軸向力，因此鉆削φ5+00.015 mm孔時，應(yīng)先用φ2.5～φ3.5mm的鉆頭加工，最后選定使用φ3.5mm的鉆頭。

②進(jìn)給量的選擇。在加工φ5+00.015 mm孔時，當(dāng)高速鋼麻花鉆鉆孔的精度要求高、表面粗糙度要求較小時，應(yīng)取較小的進(jìn)給量，因此鉆頭直徑為φ3.5mm，其進(jìn)給量 f 應(yīng)選擇0.05（mm/r）。

③切削速度的選擇。當(dāng)鉆頭的直徑和進(jìn)給量確定后，鉆削速度應(yīng)按鉆頭的耐用度選取合理的數(shù)值。切削速度提高10%，耐用度將下降一半，選擇10～15m/min之間，確保了鉆削的精度要求。

2.用φ4.9mm的鉆頭擴孔，留鉸削余量

（1）改善鉸削余量。選擇鉸削余量為0.05～0.1之間，用φ4.9mm鉆頭擴孔，確保鉸削余量適宜。

（2）擴孔。

①鉆頭后角不能過大，刃磨出后角為1°～3°的φ4.9mm的鉆頭作擴孔鉆頭，避免了扎刀現(xiàn)象，如圖5（a）所示。

②2φ=118°頂角刃磨至90°，確保定心，避免偏移。如圖5（a）所示。

③貼著鉆模進(jìn)行擴孔確保不擴偏，如圖5（b）所示。

圖5

3.鉸削到成品尺寸

（1）選擇適當(dāng)?shù)你q削用量。

①切削速度應(yīng)取小值，用高速鋼鉸刀取U=4～8（m/min）。

②進(jìn)給量取0.5～0，7mm/r，提高孔壁加工精度。

（2）選擇切削液。選用工業(yè)植物油（30%）、濃度為2%～5%的乳化液（70%）。

（3）改變原來的鉸削操作方法。對要求高精度的孔進(jìn)行鉸削，不能用原來機鉸削的方法，應(yīng)改用手工鉸削，確保了φ5+00.015 mm垂直度要求、表面粗糙度要求。