重機(jī)進(jìn)氣管深孔加工技術(shù)

新興重工湖北三六一一機(jī)械有限公司 (襄陽 441002) 曹 俊 郭峻秀 李存靖 王鈞盛 劉 軍

1.重機(jī)進(jìn)氣管深孔加工的現(xiàn)狀

深孔加工是指孔深與孔徑之比L/D≥5的孔的加工，是機(jī)械加工中的一道難題，尤其細(xì)長(zhǎng)孔的加工。其難點(diǎn)在于刀具細(xì)長(zhǎng)，剛度差，強(qiáng)度低，易引起刀具偏斜，且排屑困難，散熱不易，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生直徑變大、位置尺寸超差，出現(xiàn)錐形孔等現(xiàn)象。

我公司承接的重機(jī)進(jìn)氣管形狀尺寸大體相似，由于精度要求不高，孔數(shù)較多，使用加工中心加工這么多深孔也很不經(jīng)濟(jì);同時(shí)由于形狀獨(dú)特，也不適合車床、臺(tái)鉆等設(shè)備。通常采用搖臂鉆直接鉆削加工深孔，導(dǎo)致尺寸經(jīng)常超差，進(jìn)而造成大量的返工返修等內(nèi)外部故障損失。

在重機(jī)進(jìn)氣管M系列產(chǎn)品的開發(fā)中，就遇到了深孔加工這一難題。此類產(chǎn)品6個(gè)管口共有18個(gè)mm通孔，位置度0.4 mm，其中6個(gè)孔深78 mm，6個(gè)孔深136 mm，6個(gè)孔深152 mm，如圖1所示。

圖1

2.重機(jī)進(jìn)氣管的深孔加工

(1)重機(jī)進(jìn)氣管深孔加工的工藝分析。根據(jù)我公司現(xiàn)有設(shè)備狀況及此產(chǎn)品的圖樣要求，結(jié)合類似產(chǎn)品的加工經(jīng)驗(yàn)，評(píng)審后建議采取搖臂鉆直接鉆削加工。對(duì)長(zhǎng)徑比超過10的兩組共12個(gè)過孔采用夾具保證位置尺寸，兩端分開鉆孔對(duì)接加工，然后用鉸刀校正對(duì)接錯(cuò)位臺(tái)階，鉆孔時(shí)加乳化液冷卻。具體工序路線如下:正面鉆12個(gè)φ11 mm，深80 mm→從另一端鉆12個(gè)φ11 mm，鉆通→鉸刀校形，消除對(duì)接臺(tái)階。使用搖臂鉆加工深孔，在同類產(chǎn)品相似孔的加工時(shí)均會(huì)出現(xiàn)錐形孔、喇叭口及偏斜孔等現(xiàn)象。因此，必須設(shè)計(jì)合適的夾具及合理的工藝，才能保證圖樣所要求的加工精度。

(2)夾具設(shè)計(jì)。首先是18孔翻轉(zhuǎn)鉆具的設(shè)計(jì):此設(shè)計(jì)需要限制6個(gè)自由度，保證產(chǎn)品的定位可靠。選取設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面A作為工件定位面，保證基準(zhǔn)重合，減少定位誤差。側(cè)面長(zhǎng)方向選擇左右兩端管外側(cè)面各一毛坯點(diǎn)a、b作為定位點(diǎn);另一側(cè)面寬度方向定位點(diǎn)選擇在第三管側(cè)面的毛坯點(diǎn)c點(diǎn)。壓緊機(jī)構(gòu)選擇中間一排孔的6個(gè)搭子上，同時(shí)因?yàn)榭紤]到此產(chǎn)品總長(zhǎng)近1 m，鑄件存在變形，在a、b定位點(diǎn)的對(duì)應(yīng)一端增加頂緊機(jī)構(gòu)，以此盡量減少因變形造成的管壁厚累積偏差導(dǎo)致部分孔壁單邊;同時(shí)因?yàn)樯羁足@削時(shí)排屑困難，須在定位板跟鉆套之間開排屑槽，便于排屑、散熱。此設(shè)計(jì)為正面鉆孔的翻轉(zhuǎn)式夾具，如圖2所示。

其次是12深孔鉆具的設(shè)計(jì):以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面A及剛加工的兩設(shè)計(jì)基準(zhǔn)孔B、C作為定位的“一面兩銷”固定式夾具，用鉆套保證位置尺寸，如圖3所示。此產(chǎn)品的形狀決定了此道工序的最好壓緊點(diǎn)在管口中間的法蘭上，別的位置會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品偏移而影響加工質(zhì)量;而此處又恰恰是需要鉆孔的位置，存在干涉。在設(shè)計(jì)時(shí)將壓板中間銑開，并在壓板跟鉆模板之間增加一銷子以便定位壓板，使銑開部位能夠讓開鉆套、鉆頭;采用3個(gè)氣缸氣動(dòng)壓緊，提高裝卸工件的效率的同時(shí)，也降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖2

圖3

(3)工藝設(shè)計(jì)。工藝設(shè)計(jì):對(duì)此產(chǎn)品12個(gè)深孔的加工設(shè)計(jì)3道工序。第一道工序?yàn)榉D(zhuǎn)夾具正面鉆孔，第一工步為鉆第一基準(zhǔn)孔B，5次進(jìn)給，鉆深(80±1)mm;因鉆孔較深，切削力大，提出鉆頭后插入插銷 (插銷跟鉆套之間、所鉆孔之間采用小間隙配合)，以避免工件在鉆孔過程中發(fā)生串動(dòng)。第二工步鉆第二基準(zhǔn)孔C，5次進(jìn)給，鉆深 (80±1)mm，同樣在提出鉆頭后插入插銷。插上兩個(gè)插銷的作用是相當(dāng)于一面兩孔定位。畢竟翻轉(zhuǎn)式鉆具使用毛坯定位存在不穩(wěn)定、不平衡的可能。第三工步再鉆其他10個(gè)深孔，均分4～5次進(jìn)給，鉆深 (80±1)mm。

第二道工序以一面兩孔定位，壓緊后從反面鉆12孔，分4～5次進(jìn)給，深度為對(duì)接通。

第三道工序?yàn)殂q孔，以消除因?qū)赢a(chǎn)生的臺(tái)階痕跡，便于安裝。

(4)其他注意事項(xiàng)。由于此孔較深，須選擇刃長(zhǎng)較長(zhǎng)的鉆頭，直徑取中上差11.15 mm;鉆削時(shí)必須加冷卻作用的乳化液。同時(shí)要多次進(jìn)給，多次提刀，便于排屑和冷卻鉆頭，保護(hù)鉆頭。

3.結(jié)語

此產(chǎn)品經(jīng)過幾輪生產(chǎn)的調(diào)試及測(cè)量驗(yàn)證，使用普通加工中心加工18個(gè)φ11 mm深孔，所用時(shí)間為13 min;采用普通設(shè)備搖臂鉆直接鉆通方式加工所用時(shí)間為11 min，且經(jīng)常尺寸超差;本方案使用搖臂鉆按工藝設(shè)計(jì)要求對(duì)接加工，所用時(shí)間為8 min，連續(xù)生產(chǎn)50件，能滿足圖樣要求。由此可見，此方案實(shí)施不僅僅是提高了質(zhì)量，增加了班產(chǎn)量的同時(shí)降低了制造成本。

專家點(diǎn)評(píng):文章寫得很好，搖臂鉆床+鉆模板的傳統(tǒng)工藝模式效率很高，也不容易出錯(cuò)，在工廠中一直廣泛應(yīng)用。反面對(duì)接深孔有一定難度，作者通過工裝夾具解決了這一點(diǎn)。最后以鉸孔消除因?qū)赢a(chǎn)生的臺(tái)階痕跡，做得很完美，不留瑕疵。文中有幾個(gè)細(xì)節(jié)描述得很好，作者的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和工裝設(shè)計(jì)都很出色。比如鉆完基準(zhǔn)孔后，提出鉆頭后插入插銷;考慮到此產(chǎn)品總長(zhǎng)近1 m，鑄件存在變形，在a、b定位點(diǎn)的對(duì)應(yīng)一端增加頂緊機(jī)構(gòu);深孔鉆削時(shí)排屑困難，須在定位板跟鉆套之間開排屑槽，便于排屑、散熱。第二道工序以一面兩孔定位，壓緊后從反面鉆12孔。