超大口徑深孔精鏜削工藝研究

段艷君 白云 王曉峰 劉漢青

摘要：以深孔鏜削特性為基礎(chǔ)，通過對鏜削工藝流程、鏜削工裝、鏜削參數(shù)的工藝研制，研制出了超大口徑深孔精鏜削工藝方法，工藝方案的實施，使其內(nèi)孔鏜削精度明顯提高。

關(guān)鍵詞：超大口徑；深孔；鏜削

某大型實驗裝置的核心零件發(fā)射管，其發(fā)射管內(nèi)孔的尺寸精度、直線度、表面粗糙度等精度要求高，現(xiàn)有超大口徑（孔徑大于φ400mm）深孔鏜削技術(shù)不能滿足該管體內(nèi)孔加工精度要求?，F(xiàn)有是超大口徑深孔鏜削加工技術(shù)是采用固定鏜刀加工內(nèi)孔，其鏜削精度為IT12～I(xiàn)T14，表面粗糙度為Ra12.5～6.3μm，同時存在內(nèi)孔表面接刀臺階、尺寸一致性差、表面粗糙度高等加工缺陷，開展超大口徑深孔精鏜削方法研究，其目的是提高超大口徑深孔鏜削精度，解決現(xiàn)有超大口徑深孔鏜削技術(shù)存在著加工精度低的問題，根據(jù)發(fā)射管內(nèi)孔精度要求以及結(jié)合工廠現(xiàn)有深孔鏜削能力，通過鏜削工藝流程完善、鏜削工裝設(shè)計、鏜削參數(shù)優(yōu)化等工藝方法，發(fā)射管內(nèi)孔加工精度滿足設(shè)計精度要求，圓滿完成該產(chǎn)品研制任務(wù)。

1 精鏜削技術(shù)方案設(shè)計

1.1 發(fā)射管指標(biāo)要求

該發(fā)射管長度為8600mm、內(nèi)孔直徑φ480+0.14 0mm、內(nèi)孔圓度0.05mm、內(nèi)孔直線度0.10mm/1000mm、內(nèi)孔表面粗糙度Ra3.2μm，其材料為高強(qiáng)韌炮鋼。

1.2 工藝分析及技術(shù)方案

深孔鏜削是提高深孔加工精度的一種重要工藝方法，深孔鏜削分為粗鏜和精鏜，粗鏜是用粗鏜刀“尖刀”鏜削內(nèi)孔，精鏜是用浮動鏜刀鏜削內(nèi)孔，對于超大口徑浮動鏜刀鏜削內(nèi)孔的方法，工廠沒有成熟經(jīng)驗，需要進(jìn)行工藝研究，根據(jù)粗鏜削和精鏜削特性，制定的技術(shù)方案如下：

技術(shù)方案：先用粗鏜刀分3次鏜削內(nèi)孔，其目的是去除余量、修正內(nèi)孔直線度，保證內(nèi)孔直線度達(dá)到產(chǎn)品設(shè)計要求，為后續(xù)精鏜內(nèi)孔提供精度保障；然后用可調(diào)式雙刃浮動鏜刀精鏜內(nèi)孔，達(dá)到產(chǎn)品內(nèi)孔圓柱度、尺寸精度和表面粗糙度的要求。

1.3 主要工藝流程

主要工藝流程：外圓粗車→發(fā)射管找正→粗鏜→半精鏜→精鏜……

1.4 鏜削設(shè)備改造

由于該發(fā)射管外徑和內(nèi)徑尺寸大，現(xiàn)有深孔鏜床不具備加工能力，用現(xiàn)有臥式車床改造成裝夾直徑φ1000mm、鏜削直徑φ800mm的深孔鏜床。

1.5 鏜削主要工裝的設(shè)計

1.5.1 雙刃粗鏜刀體

組成及結(jié)構(gòu)：其主要由刀槽孔、鏜刀壓緊螺釘、本體、木質(zhì)導(dǎo)向塊組成，雙刃粗鏜刀體結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

結(jié)構(gòu)特點：雙刃粗鏜刀體在刀槽孔內(nèi)裝有兩把粗鏜刀，兩把粗鏜刀用鏜刀壓緊螺釘緊固，兩把粗鏜刀加工能夠較好分屑，有利排屑，并能減小粗鏜刀切削力，提高粗鏜刀耐用度；在本體圓周上均布裝有4件木質(zhì)導(dǎo)向條，木質(zhì)導(dǎo)向條可以消除鏜削時振動，增大鏜削的加工范圍。

1.5.2 浮動精鏜刀體

組成及結(jié)構(gòu)：其主要由刀槽孔、木質(zhì)導(dǎo)向條、本體組成，浮動精鏜刀體結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

結(jié)構(gòu)特點：浮動精鏜刀體上設(shè)有刀槽孔，用于裝夾可調(diào)式雙刃浮動鏜刀；采用木質(zhì)導(dǎo)向塊，可以消除鏜削時振動，增大鏜削的加工范圍。

1.5.3 可調(diào)式雙刃浮動鏜刀

組成及結(jié)構(gòu)：其主要由固定刀片、活動刀片、刀齒、緊固螺釘、定位螺釘組成，可調(diào)式雙刃浮動鏜刀結(jié)構(gòu)，如圖3所示。

結(jié)構(gòu)特點：刀齒為硬質(zhì)合金材料，活動刀片能夠沿固定刀片定位槽伸縮，實現(xiàn)直徑尺寸在一定范圍內(nèi)調(diào)整，擴(kuò)大了孔的加工范圍，刀齒磨損后可以重新刃磨再利用。

2技術(shù)方案實施

2.1鏜削方式

采用推鏜方式，鏜刀體前端裝有鏜刀，鏜刀體及鏜刀在刀桿架、刀桿的驅(qū)動下做軸向進(jìn)給運動，管體旋轉(zhuǎn)運動，切削液沿鏜桿內(nèi)孔進(jìn)入切削區(qū)，切削液推動切屑沿孔前端排出進(jìn)入切屑箱，鏜削方式示意圖如4所示。

2.2發(fā)射管的找正裝夾

先將發(fā)射管一端裝在機(jī)床主軸夾盤上，以內(nèi)孔找正（外圓預(yù)車找正帶），另一端用頂盤頂住內(nèi)孔，在外圓上車出托輥架位，然后在架位處架上托輥，退出頂盤。這樣的發(fā)射管找正裝夾方式，一是可保證發(fā)射管內(nèi)孔軸線不偏斜，二是避免二次裝夾誤差，防止鏜孔過程中發(fā)射管竄動，造成內(nèi)孔加工缺陷。

2.3 粗鏜孔

發(fā)射管依據(jù)粗鏜孔給出的內(nèi)孔加工余量和精度要求，粗鏜孔分三次鏜削加工，鏜削余量分配為：XXX，具體加工方法如下：

（1）防止木質(zhì)導(dǎo)向塊磨損方法：由于木質(zhì)導(dǎo)向塊易磨損，為防止木質(zhì)導(dǎo)向塊磨損，采用在木質(zhì)導(dǎo)向塊外表面墊2～3層紗布的方法，其作用是紗布將鏜削刀紋拋光，改善已加工表面粗糙度，減小木質(zhì)導(dǎo)向塊磨損，保持連續(xù)鏜削導(dǎo)向性，利于修正內(nèi)孔直線度。

（2）鏜削余量的分配方法：第一次鏜削的目的是去除毛坯孔缺陷，切削參數(shù)：XXX；第二次鏜孔的作用是校正內(nèi)孔直線度，切削參數(shù)：XXX；第三次鏜削是修正木質(zhì)導(dǎo)向條磨損產(chǎn)生“讓刀”現(xiàn)象，減小鏜削入口與出口產(chǎn)生直徑差，并進(jìn)一步校正內(nèi)孔直線度，達(dá)到內(nèi)孔直線度和尺寸精度要求，切削參數(shù)：XXX。

2.4 半精鏜

半精鏜采用可調(diào)式雙刃浮動鏜刀兩次鏜削。第一次鏜孔，切削參數(shù)：XXX，其目的是消除粗鏜孔時遺留的退刀劃傷、錐孔、圓度誤差等粗鏜缺陷；第二次鏜孔，切削參數(shù)：XXX，其目的進(jìn)一步修正內(nèi)孔錐度、圓度，為精鏜提供較好的切削環(huán)境。

2.5 精鏜孔

精鏜采用可調(diào)式雙刃浮動鏜刀，切削參數(shù)：XXX，其作用是提高內(nèi)孔圓柱度、尺寸精度和表面粗糙度，達(dá)到精度指標(biāo)要求。

3工藝難點及解決措施

3.1 發(fā)射管外徑大、重量大，加工時工件易出現(xiàn)軸向竄動

采用在深孔鏜床自車架位的方法，保證了機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心與發(fā)射管內(nèi)孔中心一致，工件回轉(zhuǎn)時軸向受力平衡。

3.2 內(nèi)孔直線度精度不易控制

（1）切削深度的合理選擇：粗鏜第一刀鏜削，選擇切削深度，應(yīng)充分考慮內(nèi)孔彎曲度、接刀臺階、刀傷等毛坯狀態(tài)情況，若切削深度過小會產(chǎn)生內(nèi)孔鏜不圓的現(xiàn)象，造成鏜刀體沿原毛坯孔導(dǎo)向切削，這樣就不能修正內(nèi)孔直線度，若切削深度過大，切削力增大，會造成打刀、劃傷、機(jī)床負(fù)荷過大等鏜削不利的因素，因此，要根據(jù)毛坯內(nèi)孔狀態(tài)確定切削深度。

（2）采用在木質(zhì)導(dǎo)向塊外表面墊紗布的方法，減小木質(zhì)導(dǎo)向塊磨損，保持連續(xù)鏜削導(dǎo)向性，利于修正內(nèi)孔直線度。

（3）粗鏜第三刀鏜削，采用較小切削深度，可減小切削力，避免出現(xiàn)“讓刀”現(xiàn)象，使刀體導(dǎo)向精度提高，能獲得好的內(nèi)孔直線度。

3.3 精鏜削震刀

設(shè)計可調(diào)式雙刃浮動鏜刀切削刃幾何角度測量樣板，刀具刃磨時采用通用量具和專用量具相接合的檢測方法，保證兩切削刃幾何角度、圓柱刃長度L、圓柱刃棱帶寬度b的一致性，保證徑向切削力平衡，防止可調(diào)式雙刃浮動鏜刀竄動，引起鏜削震動；同時，減小圓柱刃長度L和圓柱刃棱帶寬度b，增大切削刃主偏角K1的角度，減小切削擠壓力，防止鏜削震動，如圖3所示。

3.4 內(nèi)孔直徑尺寸一致、尺寸精度、表面粗糙度指標(biāo)不易保證

采用半精鏜和精鏜的加工方式，并在不同鏜削階段選擇不同的切削參數(shù)，通過用可調(diào)式雙刃浮動鏜刀三次鏜削內(nèi)孔，逐漸修正內(nèi)孔圓柱度、尺寸精度和表面粗糙度，保證了產(chǎn)品內(nèi)孔尺寸精度、圓度及表面粗糙度的精度要求。

4結(jié)語

實踐證明，采用多次粗鏜內(nèi)孔和增加浮動精鏜削內(nèi)孔的工藝方法，能進(jìn)一步提高超大口徑內(nèi)孔直線度、圓度、粗糙度等加工精度。

（作者簡介：段艷君，內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司工程師；白云，陸軍裝備部駐包頭地區(qū)第二軍事代表室助理工程師；王曉峰，內(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司工程師；劉漢青，陸軍裝備部駐包頭地區(qū)第二軍事代表室工程師）