深孔及超深孔加工工藝開發(fā)與推廣應(yīng)用

高琦

摘? ?要：箱體類零件的深孔及超深孔加工一直是我公司機(jī)械加工工序的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其加工精度直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)整體質(zhì)量，且其加工時(shí)間的長短，直接影響整個(gè)公司生產(chǎn)節(jié)奏;并且直接影響整個(gè)公司的成本構(gòu)成，本文提出以設(shè)計(jì)的鏟鉆刀具配以輔助排屑冷卻工裝并通過工藝試驗(yàn)驗(yàn)證了機(jī)體的深孔及超深孔加工工藝。解決了箱體類零件的深孔及超深孔加工問題，減少了設(shè)備投入成本，提高了加工效率。

關(guān)鍵詞：深孔加工? 鏟鉆? 推廣應(yīng)用

中圖分類號：TG76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）06（a）-0101-03

1? 深孔及超深孔加工現(xiàn)狀

長期以來，各種機(jī)體的缸頭螺栓孔、主軸螺栓孔、橫拉螺孔的加工過程，由于機(jī)體鑄造時(shí)組織的不均勻，氣孔、夾砂等問題，鉆頭的磨損非?？?，當(dāng)遇到氣孔、夾砂鉆頭開始偏離中心，導(dǎo)致孔鉆偏，加工完的孔質(zhì)量難以保證，一直是機(jī)體加工中的一個(gè)難題。更有甚者，如機(jī)體的主油道，一直是以鑄造成型的，孔內(nèi)很容易有砂眼和鐵包砂現(xiàn)象，加之主油道孔長度很長，部分機(jī)型長接近4米，內(nèi)部孔壁上砂粒難以清理干凈，機(jī)體使用一段時(shí)間后，內(nèi)腔表面的鐵皮脫落，夾雜在鐵皮下的型砂流入機(jī)體內(nèi)部，這樣裝機(jī)后往往機(jī)油系統(tǒng)會混入砂粒，加劇發(fā)動(dòng)機(jī)各部分零件的磨損，對機(jī)體的性能影響巨大。為提高機(jī)體的缸頭螺栓孔、主軸螺栓孔、橫拉螺孔及超深孔加工質(zhì)量，提高本企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的加工水平，將機(jī)體類產(chǎn)品的質(zhì)量提升一個(gè)檔次，進(jìn)而提升柴油機(jī)的制造水平和能力。選擇新的加工工藝方法及設(shè)備勢在必行。

但我們公司現(xiàn)有設(shè)備不能夠滿足加工要求，要用專業(yè)的設(shè)備或?qū)Ｓ玫毒卟拍苓_(dá)到加工要求，經(jīng)過考察加工此類孔的專用設(shè)備，價(jià)格大約在500萬之上，制作設(shè)備的周期在一年以上，且制造廠家少，所以我們考慮現(xiàn)有加工設(shè)備+專用刀具+冷卻排屑系統(tǒng)改造來實(shí)現(xiàn)主油道等深孔加工。

2? 鏟鉆優(yōu)勢

鏟鉆具有可更換刀片，具有麻花鉆的韌性，同時(shí)又具有和槍鉆、噴氣鉆的切削性能，其鉆桿的強(qiáng)度比其它鉆頭的強(qiáng)度高，可針對加工材料的特性選擇不同材料的刀片，特別是刀體和刀片分離，當(dāng)?shù)镀p后只需更換刀片而不換刀體，且刀片還可重磨，這些特點(diǎn)解決了機(jī)體鑄造時(shí)因組織的不均勻?qū)е驴足@偏，鉆頭經(jīng)常壞在孔里的難題，鏟鉆使用內(nèi)冷排屑系統(tǒng)更利于鐵屑排出，且精度等級為H8的孔一次鉆成，大大提高了加工效率，節(jié)約了成本。經(jīng)過機(jī)體鉆橫拉孔的實(shí)驗(yàn)，鉆孔的精度、粗糙度及加工效率都取得了好的效果。從工藝技術(shù)上為生產(chǎn)贏得時(shí)間，為產(chǎn)品帶來了穩(wěn)定的質(zhì)量，解決了工藝難題。由于鏟鉆具有以上所述優(yōu)勢，我們設(shè)計(jì)了專用的鏟鉆刀具，并對其工藝性進(jìn)行了驗(yàn)證。

3? 工藝驗(yàn)證

在組織實(shí)施過程中，對新工藝的驗(yàn)證，是準(zhǔn)確把握新工藝能在短時(shí)間內(nèi)形成較大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵。

（1）機(jī)體橫拉孔實(shí)驗(yàn)：根據(jù)車間現(xiàn)有機(jī)體橫拉孔直徑及深度，選擇一根直徑和長度合適的鉆桿，選擇適應(yīng)各種機(jī)體橫拉孔直徑的刀片，加工不同的機(jī)體橫拉孔更換不同的刀片?，F(xiàn)已普及到每臺機(jī)體的橫拉孔加工上。

（2）推廣及應(yīng)用：在鉆桿上增加定位塊，并將其推廣到臺階深孔加工上，在鉆桿上增加刀座，并將其推廣到加工臺階孔和孔口倒角一次成形，典型案例是MAN系列新機(jī)型的試制和G32機(jī)體的加工。

用鏟鉆加工深孔，以MAN27/38為例：

MAN27/38缸頭螺栓孔的總深度為643mm，與缸面的垂直度要求高（0.1/1000），加之攻絲的部位又在孔的最下端，普通的刀具和工藝（即：鉆φ33通孔→擴(kuò)φ42深565→擴(kuò)螺紋孔部分至φ36.5→鉸螺紋部分底孔至φ37→攻絲M39x2→擴(kuò)φ52→孔口倒角）其中，鉆底孔、擴(kuò)螺紋孔、鉸螺紋孔、攻絲所使用的刀具均為非標(biāo)刀具，長度L>650mm，在加工過程中極易偏斜，難達(dá)到加工要求，在過去的幾臺試制機(jī)體中缸頭螺栓孔均未達(dá)到要求。

最開始的加工方案為使用槍鉆鉆φ42深565，再用槍鉆鉆φ37深643，結(jié)果是孔的入口和出口的中心位置偏了1.5mm，此方案因未達(dá)到加工要求而放棄。

使用新的帶定位塊的鏟鉆后，加工過程為：鉆φ42深150引導(dǎo)孔→鉆φ42深565→鉆φ37通孔→攻絲M39x2→擴(kuò)φ52→孔口倒角），新工藝中φ42臺階孔和φ37螺紋底孔都一次鉆成，使用的刀具為同一刀桿，只是刀片直徑不同，且刀具上有一段120長的定位塊，刀具不會因毛坯內(nèi)小部分的疏松而產(chǎn)生偏斜，使得孔對缸面的垂直度得以保證。（此方案及刀具已經(jīng)經(jīng)過工藝試驗(yàn)并達(dá)到理想效果）

實(shí)驗(yàn)用刀具入如下圖所示：

在此基礎(chǔ)上，我們再次設(shè)計(jì)了用于主油道超深孔加工的道具并在三菱機(jī)體試制中順利完成工藝驗(yàn)證，12缸三菱機(jī)體主油道孔長度3380mm，直徑Ф100mm，采用有效長度1700mm左右刀具，兩端對接加工。

按照實(shí)際轉(zhuǎn)速為123r/min（設(shè)定130r/min）實(shí)際進(jìn)給為54mm/min（設(shè)定60mm/min）最佳，運(yùn)動(dòng)最平穩(wěn)，切削穩(wěn)定，單端鉆孔深度1700。鉆引導(dǎo)孔、換刀、鉆單邊?100孔深1700實(shí)際用時(shí)1.5h，全部鉆通總共用時(shí)約3小時(shí)。整個(gè)加工過程及最終結(jié)果都好于預(yù)期，孔內(nèi)表面粗糙度在Ra6.3-Ra12.5之間，中間接刀出臺階小于1mm。

成果對公司經(jīng)營發(fā)展、成本控制、質(zhì)量控制等方面的影響：

（1）使用鏟鉆后，不僅生產(chǎn)效率大大提高，解決生產(chǎn)瓶頸問題，增強(qiáng)了公司的競爭力，加工成本和勞動(dòng)強(qiáng)度也降低了不少，逐漸成為這類孔加工的主流。

（2）鏟鉆的使用改變了橫拉孔鉆偏的現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了廢品率。

（3）鏟鉆經(jīng)過增加定位裝置改良后，解決了新產(chǎn)品的深孔加工的難題，使廣柴G32、MAN32/40、MAN27/38等幾項(xiàng)新產(chǎn)品得以成功試制，為公司做足了技術(shù)儲備。

（4） 鏟鉆經(jīng)過進(jìn)一步的改良設(shè)計(jì)，攻克了新產(chǎn)品MAN3240機(jī)體的H8精度的深孔的加工難題，使本車間的加工能力進(jìn)一步提升，在業(yè)內(nèi)得到好評。

（5）由于鏟鉆刀桿對應(yīng)的刀片尺寸范圍大，且磨損后的刀片可重磨，這使得鏟鉆的使用空間還將擴(kuò)展，成本也會隨著項(xiàng)目的推廣普及進(jìn)一步降低。

（6）鏟鉆的引入對工藝調(diào)整、工藝改進(jìn)、質(zhì)量攻關(guān)等提供了更多的工藝選擇，合理組合工藝方案優(yōu)化工藝起到助推作用。

4? 成果發(fā)展前景、經(jīng)濟(jì)效益

傳統(tǒng)加工與改進(jìn)后的加工時(shí)間對比：

鉆加工中常孔，以6L240機(jī)體鉆橫拉螺孔φ32為例，

以前：加工中心鉆中心孔（10min）——加工中心鉆φ30引導(dǎo)孔深100（30min）——鉆床鉆φ30通（60min）——鉆床擴(kuò)φ32孔（30min）? ?總計(jì)：130min，不計(jì)中間搬運(yùn)，安裝時(shí)間。粗糙度高于3.2，尺寸不均勻，偏差超過0.2，在裝配過程中經(jīng)常因橫拉螺孔偏，螺桿裝不上，有鉗工用風(fēng)砂輪、或再上機(jī)床糾偏，影響加工進(jìn)度和造成很多實(shí)動(dòng)工時(shí)產(chǎn)生。

現(xiàn)在：加工中心鉆中心孔（10min）——加工中心鉆φ32孔通（35min） 總計(jì)：45min? 無中間過程，粗糙度低于3.2，尺寸偏差不超過0.2。

年產(chǎn)機(jī)體保守按250臺計(jì)算：

原鉆孔產(chǎn)生工時(shí)：130*250/60=541（h）

使用鏟鉆孔產(chǎn)生工時(shí)：45*250/60=187（h）

可以看出僅6L240機(jī)體鉆橫拉螺栓孔便可以節(jié)約工時(shí)354h，其間接節(jié)約的水、電、氣、設(shè)備折舊等也是很可觀的。

鏟鉆系統(tǒng)的引入是新工藝開發(fā)與推廣應(yīng)用的成果，新工藝推廣實(shí)施后，對機(jī)體深孔的加工質(zhì)量和加工效率產(chǎn)生了積極深遠(yuǎn)的影響，為今后YC320，YC210等新產(chǎn)品的研發(fā)、試制提供了有力的支持，對其他產(chǎn)品的深孔加工也有著借鑒意義，其所產(chǎn)生的產(chǎn)值是巨大的。

參考文獻(xiàn)

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