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1、“金蓝领”技师培训论文用普通车床加工细长孔的工艺探讨姓名：王海洋山东工业陶瓷研究设计院2008年9月20日[摘 要] 用普通车床加工细长孔,夹具和钻具的设计是关键。设计适当的夹具和钻具、采用合适的加工工艺,在普通车床上进行精度要求不高的细长孔的加工是可行的。[关键词] 普通车床;细长孔;加工工艺1 前言细长孔的钻削加工在机械加工中一直是一件难度较高的工作。因此,批量加工细长孔工件,一般都使用专用设备。能否在普通车床上实现精度要求不高的细长孔的加工,对缺乏专用加工设备或单件小批量生产有着十分积极的意义。图1所示为
2、我厂生产的一种带细长孔的工件,孔径15mm,孔深1048mm。该工件虽然没有形位公差要求,但采用普通钻头和常规加工方法难以实现加工目的。由于工厂缺乏细长孔专用加工设备,使生产陷入被动。为了解决生产急需,我们对利用普通卧式车床加工细长孔的工艺进行了研讨。经实践证明,只要设计出适当的夹具和钻具、采用合适的加工工艺,在普通车床上进行细长孔的加工是可行的。图1 工件2 加工工艺分析从图1中的工件尺寸要求看,L/D≈70,应属超深孔,加工难度不言而喻,即使在专用深孔钻床上用外排屑深孔钻进行加工,其难度也是非常大的。在普通
3、车床上进行加工,主要存在以下困难:(1)工件的精确定位工件的装夹定位,直接关系到钻孔加工精度。深孔加工容易钻偏的原因,除钻具的刚性及加工轴向作用力的大小外,工件的装夹定位也是主要影响因素之一。因此,要根据工件的尺寸要求结合具体的加工设备、工艺方法设计专用的夹具,以解决工件的装夹定位。(2)适用于普通车床的长杆切削钻具超深孔的钻削加工,适用的长杆钻具是必须的。市场上很难买到适用的超深孔钻具,因此,必须根据工件的加工尺寸要求设计适用的长杆钻具。(3)加工过程中的冷却及排屑问题超深孔的钻削加工过程中,保证切削部位的有
4、效冷却及切屑的连续排出,是加工过程得以持续进行的关键,也是防止夹钻及保证钻具使用寿命的关键。常规冷却方法在超深孔加工过程中切削液不能直接注入切削区域,冷却效果及排屑效果都没有保证,因而不适用。冷却及排屑问题必须在设计长杆钻具时,作为重点考虑的内容。(4)钻孔切削工艺在普通车床上加工细长孔,切削工艺参数也是需要认真探索的重要问题。工件的旋转速度、刀具的进给速度、切削液的流量压力以及根据排屑的效果,是否需要考虑退刀排屑等都是需要认真研究的重要工艺参数。3 夹具设计3.1 工件夹具夹具的形式必须结合具体的加工设备及工
5、件尺寸,以保证工件在加工过程中能准确定位,且装夹方便为原则。本工件因外径较小,可置入车床的主轴孔内。设计考虑将工件的大端(钻孔端)夹持在车床的卡盘上,另一端置入车床的主轴孔内。夹具的设计,只要考虑工件小端(置入主轴孔内的一端)的定位,保证工件中心与车床主轴中心同轴即可。小端在车床的主轴尾端,结合车床主轴内外径尺寸,设计合适的定位锥套及压紧螺母即可达到装夹定位的要求。需要特别注意的是,锥套锥角必须与工件的倒角一致。工件装夹方式如图2所示。图2 工件夹具3.2 钻具夹具在细长孔的加工过程中,长杆钻具的夹持方式有两种
6、选择:一是将钻具夹持在尾座上,另一种方式是将钻具夹持在刀架上。因普通车床的尾座没有进给拖动,工作时需要人工控制,难于做到匀速进给,容易发生进给量过大使长杆钻具发生弯曲,造成偏孔。将钻具夹持在刀架上,则可利用刀架的拖动系统方便地控制和调节钻削速度,易于做到匀速进给,有利于保证加工质量。钻具夹具像车刀一样夹持在刀架上,而长杆钻具被夹持在夹具上。为了方便根据加工进度随时调整钻具夹持位置,在夹具上设置了两个夹紧螺钉,松开螺钉即可移动夹具或钻头,非常方便。钻具夹具如图3所示。图3 钻具夹具4 长杆钻具的设计长杆钻具是细长
7、孔加工的关键工具,其性能的好坏直接关系到加工工艺的成败。4.1 长杆钻具的结构长杆钻具在工作过程中,要同时承受扭矩和轴向压力。因此,长杆钻具必须具有一定的轴向稳定度及一定的抗扭强度。更为重要的是,长杆钻具的结构形式必须满足冷却及排屑的要求。长杆钻具应是管柱状结构,其内孔是冷却液的流入通道,钻杆杆体外径与工件的内孔壁之间应有足够的间隙,保证冷却液及切屑的顺利排出。由于加工制作整体的空心长杆钻具有难度,采用成品锥柄麻花钻与空心杆体进行组合将较易加工。空心杆体的外形尺寸如图4所示,其尾端的马牙扣是与冷却软管的连接端,
8、带内螺纹的另一端与经过加工的成品锥柄麻花钻连接。图4 长杆钻具杆体4.2 长杆钻具的选材和加工制作(1)选用外径14mm、长度1300mm的厚壁无缝钢管作为接杆体,按图4所示尺寸要求加工并在接近内螺纹处钻Φ1.5mm的两个对称小孔。(2)选用Φ15mm的成品锥柄麻花钻头,将其锥柄加工成M10的外螺纹,螺纹长度为18mm。(3)将选用的钻头磨刃后旋接于空心杆体上,并检查钻头与杆体的直线度
