手動(dòng)工具加工小徑深孔分析

姜忠林，姜忠平

（航空工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441003）

手動(dòng)工具加工小徑深孔分析

姜忠林，姜忠平

（航空工業(yè)航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441003）

本文針對(duì)裝配中配鉆銷子孔的問題，分析了加工難點(diǎn)，通過對(duì)前期加工方法的總結(jié)，找出了影響加工質(zhì)量的因素，提出了解決措施，解決了手動(dòng)工具加工高精度深小孔的難題，同時(shí)保證了加工質(zhì)量。

高精度深小孔；鈦合金；導(dǎo)向定位裝置；切削模式

1 問題的提出

我公司的產(chǎn)品在總裝過程中，有一道工序：三種零件組合后，配鉆銷子孔，如圖1所示。要在產(chǎn)品組合后，用夾具消除所有零件的配合間隙，在不拆除夾具的情況下，一次性完成加工內(nèi)容。如果采用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行操作，產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，且嚴(yán)重影響加工進(jìn)度。

圖1 組合狀態(tài)

2 加工難點(diǎn)分析

由圖1可以看出：（1）產(chǎn)品的加工工序是組合后配鉆銷子孔，須在消除裝配間隙后，一次性完成四個(gè)銷子孔的加工，故不可能使用任何種類的機(jī)械設(shè)備，只能用手動(dòng)工具。（2）零組件的材料為鈦合金，此類材料的硬度高、韌性強(qiáng)、散熱性差，加工時(shí)極易產(chǎn)生冷作硬化現(xiàn)象，機(jī)械加工性能差。（3）孔徑小，圖紙要求的是φ3H5的精度等級(jí)，孔深為12mm，鉆孔時(shí)，底孔徑為φ2．8，長(zhǎng)徑比4．3：1，屬于典型的小徑深孔加工。（4）形位要求嚴(yán)格，因定位銷屬于貫穿組合件中心位置的連接定位銷，起到連接和扭動(dòng)的功能作用，如圖1所示，孔與零件中心偏移不大于0．1mm，垂直度不大于0．1mm。（5）操作空間的限制，由于是在產(chǎn)品組合后進(jìn)行加工，且用手動(dòng)工具，操作者相對(duì)產(chǎn)品零件的同心度和垂直度很難把握，造成加工結(jié)果如圖2、3所示。

圖2 加工結(jié)果1 圖3 加工結(jié)果2

3 加工方法的探索

對(duì)于以上難題，前期進(jìn)行了如下探索。

（1）定制合金鉆頭,由于鉆頭本身韌性有限，鉆削時(shí)，熱量不易散發(fā)，排屑空間小，容易堵塞，特別是在穿孔瞬間，吃刀量突然增大，極易折斷鉆頭，即便是有經(jīng)驗(yàn)的操作者，也不容易把握。（2）采用多個(gè)普通鉆頭，加工過程中快速切換，連續(xù)作業(yè)。該方法雖然降低了加工成本，但由于多次更換鉆頭，造成反復(fù)對(duì)已加工孔段進(jìn)行切削，同時(shí)，因普通鉆頭的硬度低，極易產(chǎn)生冷作硬化，需要加大軸向進(jìn)給力，造成鉆頭擺動(dòng)，使底孔直徑變大或產(chǎn)生橢圓，導(dǎo)致鉸孔時(shí)沒有余量，達(dá)不到要求。（3）鉸孔時(shí)，因?yàn)椴捎玫氖鞘謩?dòng)工具（風(fēng)槍），在1/3孔段，不能保證與原孔中心重合，造成φ3H5孔在進(jìn)口1/3段處產(chǎn)生喇叭口或橢圓，也無法達(dá)到圖紙要求。

4 加工分析

通過現(xiàn)場(chǎng)分析，影響其加工質(zhì)量的因素有三個(gè)方面。（1）產(chǎn)品零件的形位控制：由于加工的空間位置有限，對(duì)于孔位的初始定位得不到有效地控制，即使控制的再好，也具有很強(qiáng)烈的單一性，一旦孔位成形，即使錯(cuò)誤也無法改變。（2）孔徑的控制：鉆頭細(xì)長(zhǎng)，剛性差，硬度低，鉆削時(shí)，容易產(chǎn)生偏斜、振動(dòng)及斷裂，影響孔的精度和孔的形狀。（3）排屑：孔徑小且深，排屑通道長(zhǎng)，鉆削時(shí)，近似在一個(gè)封閉的狀況下工作，由于時(shí)間較長(zhǎng)，斷屑不好、排屑不暢，則可能由于排屑堵塞，導(dǎo)致鉆頭損壞，加上材料的散熱性差，溫度較高，鉆頭頭部局部退火，零件表面冷卻硬化，無法保證加工質(zhì)量。

5 采取的措施

本文針對(duì)小徑深孔加工的特殊性、材料的特點(diǎn)、以及產(chǎn)品零件所處的加工空間的特殊性要求，通過吸取以往經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合深孔、小徑的特點(diǎn)，采取了如下措施。

（1）設(shè)計(jì)了一套鉆孔定位的導(dǎo)向定位裝置，如圖4所示，以此來保證加工的位置精度。導(dǎo)向裝置采用以零件自身外形為定位基準(zhǔn)，配合A、B、C三種規(guī)格鉆套，控制鉆頭切入點(diǎn)的位置精度，并且在定位裝置上配備了加長(zhǎng)導(dǎo)向鉆套，使得鉆孔時(shí)的同心度、垂直度得以保證。

圖4 導(dǎo)向定位裝置

（2）改進(jìn)切削模式：首先以A號(hào)鉆套，用φ2．5的鉆頭鉆削底孔，由于控制了鉆孔方向，可多次退屑，更換鉆頭而不會(huì)影響孔徑。再以B號(hào)鉆套，采用φ2．8合金鉆頭擴(kuò)孔，計(jì)算單邊擴(kuò)孔余量為：（2．8-2．5）mm/2=0．15mm。即使在高速穿孔時(shí)，也不會(huì)對(duì)合金鉆頭造成損壞。同時(shí)，利用合金鉆頭強(qiáng)度高的特性，可以修正φ2．5孔的直線度，保證底孔的質(zhì)量。最后，更換C號(hào)鉆套，用合金鉸刀達(dá)到孔位精度。由于合金鉸刀硬度高、耐磨損，鉸孔質(zhì)量持續(xù)穩(wěn)定。

6 加工方法

加工方法為：（1）采用定位裝置定位，控制鉆孔位置和方向。（2）先鉆φ2．5底孔，分六次進(jìn)刀。（3）用2．8的鉆頭擴(kuò)孔，修正孔直線度。（4）用φ3H5鉸刀精修到尺寸，去毛刺，保證孔的質(zhì)量。

7 檢測(cè)方法

由于產(chǎn)品零件屬于組合加工，完成后不能拆下檢測(cè)，更不能用專用設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)（空間的局限）。故設(shè)計(jì)了一套專用檢測(cè)量規(guī)，如圖5所示。圖中尺寸12、φ3H5可同時(shí)檢測(cè)孔的位置度和孔徑精度，可隨時(shí)在產(chǎn)品的四個(gè)不同位置進(jìn)行100%檢測(cè)。

圖5 專用檢測(cè)量規(guī)

8 結(jié)語

通過采用以上措施和方法，解決了手動(dòng)工具加工高精度深小孔的質(zhì)量問題，有效地保證了小孔精度和形位要求，降低了加工成本，大幅度提高了加工效率。

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TG713.1

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1671-0711（2017）08（下）-0109-02