高精度微孔的數(shù)控鏜削加工工藝研究

摘?要：文章以限壓閥座產(chǎn)品中高精度微孔的鏜削加工為例，對(duì)微孔加工工藝的難度進(jìn)行分析，提出優(yōu)化的工藝方案，并將此方案和措施成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐中，從而為同類零件的微孔鏜削加工積累經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)而解決機(jī)械生產(chǎn)中高精度微孔難加工的問題。

關(guān)鍵詞：高精度微孔;數(shù)控鏜削;鏜刀;刀具角度

限壓閥是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑系統(tǒng)的重要部件，起調(diào)節(jié)、控制主油道機(jī)油壓力的作用。圖1為 WR28-006型限壓閥的閥座零件圖，材料為16MnCr5，熱處理要求720±50HV10。分析閥座零件圖，可知2.5mm的中孔孔徑較小且精度要求高，數(shù)控車削該類零件時(shí)，中孔的鏜削加工難度較大。文章對(duì)鏜削加工微孔的工藝難點(diǎn)進(jìn)行分析，提出解決此類問題的工藝方案。

1 高精度微孔加工工藝難點(diǎn)分析

難點(diǎn)主要有兩個(gè)：

其一，鏜削加工孔徑為2.5mm的微孔時(shí)，易發(fā)生刀具脆裂，且使用時(shí)中孔需與一閥芯零件偶配，因而該微孔的加工精度要求高，加工難度較大;其二，鏜削微孔時(shí)，切削液難以到達(dá)刀具的切削刃部位，因而散熱與排屑條件差。

2 工藝難點(diǎn)解決方案

2.1 采用優(yōu)化的加工工藝流程

（1）設(shè)備的選擇。選擇精度較高的數(shù)控車床，如DMG V310V1數(shù)控車床，其主軸徑向跳動(dòng)誤差為2.5um，軸向跳動(dòng)誤差為3um;重復(fù)定位精度為4um，可用于該零件的車削加工。

（2）加工工序安排。先將2.5mm的中孔鏜成2.4±0015mm，留0.1mm余量進(jìn)行熱處理后的磨削加工，在鏜削加工時(shí)確保2.5mm中孔有較高的形位精度。其次，零件在車削時(shí)，分兩次裝夾，安排兩道工序進(jìn)行加工。工序一，車左側(cè)內(nèi)外形，同時(shí)將0.8mm孔打出，以方便后一工序加工;工序二，鏜削軟爪，裝夾15.6mm的外圓，以零件左端面進(jìn)行軸向定位，再加工右側(cè)其余內(nèi)腔。

2.2 工序二中加工2.4±0.015mm小孔的工步安排

工步1：2mm中心鉆鉆孔，孔深2mm，S=2000RPM;

工步2：2.3mm鉆頭鉆孔，孔深4.6mm，S=1500RPM;

工步3：2.3mm平底鉆，括削底平面，S=2000RPM;

工步4：鉆外孔口60°;

工步5：60°尖鉆，括內(nèi)座面，括深5.1mm，S=1800RPM;

工步6：精鏜刀鏜2.4內(nèi)孔，S=1500RPM，F(xiàn)=0.03mm/r;

工步7：另一支60°尖鉆精括內(nèi)座面，括深5.25mm，S=2500RPM，F(xiàn)=0.015mm/r。

2.3 刀具的選用

需訂做特殊刀具：60°尖鉆和小孔微型鏜刀。其中微型鏜刀是關(guān)鍵，需采用整體涂層硬質(zhì)合金，以保證其耐磨性。結(jié)構(gòu)尺寸如圖2所示。鏜刀長徑比為6.7/1.6=4.2，屬于細(xì)長刀，剛度差，鏜削時(shí)易產(chǎn)生振刀，導(dǎo)致孔壁粗糙度差，孔的形狀產(chǎn)生誤差，要選擇合適的切削用量，F(xiàn)值在精鏜時(shí)取0.03mm/r，為防止機(jī)床振動(dòng)，轉(zhuǎn)速S也不宜太高。刀具的安裝也是鏜削微孔要重點(diǎn)注意的問題，如果刀具安裝時(shí)刀尖低于中心高，將影響刀具的切削性能。主要表現(xiàn)在：

①切削刃相對(duì)于工件的主后角減小，導(dǎo)致刀具的后刀面與工件接觸，使刀片與工件之間發(fā)生摩擦，當(dāng)?shù)镀D(zhuǎn)時(shí)，這種摩擦進(jìn)一步會(huì)使刀尖發(fā)生偏離，導(dǎo)致刀具更深地切入工件。

②當(dāng)?shù)毒吆蠼菧p小時(shí)，刀頭相對(duì)于工件的前角也增大，從而引起刀具后側(cè)刮削工件，引起刀具振動(dòng)并損壞刀具。這種情況在鏜削小孔時(shí)尤為嚴(yán)重。

為此建議安裝鏜刀時(shí)刀尖略高于中心高（但應(yīng)盡可能接近中心高）。這樣可使刀具相對(duì)于工件的法向后角增大，切削條件得到改善。刀具前角也將減小，這樣可穩(wěn)定工作壓力。

最后要注意的是鏜削微孔時(shí)刀具進(jìn)給路線的安排，每次切削進(jìn)給完成，鏜刀都要完全退至工件端面外側(cè)，讓冷卻液能完全沖刷到切削刃，以保證刀具的散熱和切屑的排出，提高刀具壽命。

3 結(jié)論

綜上所述，鏜削高精度微孔時(shí)應(yīng)特別關(guān)注以下幾個(gè)問題：正確安裝鏜刀，使其刀尖略高于中心高;采用正前角刀片;采用較小的切削速度和進(jìn)給量;采用較好的冷卻方式排出鐵屑。本文提出的工藝方案和措施已多次應(yīng)用于此類零件的生產(chǎn)試制，經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，此方案能夠很好地解決高精度微孔鏜削加工難的問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]張沛森.高精度微孔鏜削加工工藝的優(yōu)化研究[J].機(jī)電工程，2015.06.

[2]孫銓.高精度微孔加工刀具的研究.東華大學(xué)，2013.

作者簡介：谷育紅（1969-），女，副教授，加工中心高級(jí)技師。