大余量毛坯孔的加工工艺与刀具设计（一）

HEATS

　　1问题的提出

0 m2 A" |$ c+ M6 L9 [& X) Q

　　在某厂“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目中，要求加工两端孔至尺寸Ø60，孔口倒角4×30°，表面粗糙度Ra12.5。工件孔为铸造底孔，工件材料ZG270-500，硬度>HB143。原定单边加工余量5mm，而实际由于毛坯质量差，铸造孔偏心严重，加工余量极不均匀，单边余量最大为9mm，最小为1mm)，给定位孔的加工带来很大困难，加工废品率较高。我们通过“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目对此进行了攻关，通过不同加工方案的对比，选择钻扩孔工艺并设计了专用扩孔钻，解决了该大余量孔的加工难题。

, X( K! _6 K8 P# c

　　2镗孔工艺

& y. I0 U! v/ _; { n. |( b

　　根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。

/ z+ L$ g4 \. [+ W& p. ^5 Q: @4 L4 C6 k

　　在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。由于孔径只有Ø60mm，孔深65mm，因此镗杆直径最大不超过Ø46mm，镗刀杆最大截面尺寸为14×14mm，压紧螺钉最大直径为M8。由于是在镗杆上钻孔及攻丝，进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。

' l1 D2 v. `* C8 O4 X3 Z7 i* D $ i, v8 {+ D* F" [, H/ k, p

　　在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：用第一把镗刀先镗去5～6mm的余量，再用第二把镗刀镗去剩余余量，最后用倒角刀加工4×30°的倒角，但其中任何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。

* {7 Q5 N& p, I9 b1 r4 g

　　安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。

. g5 Z; T5 W: V$ I6 c0 b7 V$ O

　　此外，由于工件为铸钢件，其切屑呈连续状，因此加工过程中的排屑也是一个非常重要的问题。而采用镗孔工艺，镗杆与工件孔壁间的空间很小，在卧式镗床上加工时切屑易堵塞在镗刀切削刃附近，所以经常出现打刀现象。

1 k q p) p# q9 N P" y 3 s: T$ R- z4 Q7 l" l3 ~9 b

　　3扩孔工艺

3 o9 Z: B* l) k3 s9 e6 O. }0 ?

　　由于扩孔钻在钻削时是四个齿同时参加切削，切削过程中其切削力可相互平衡，在相同的切削进给量下，扩孔钻每齿的切削余量是镗刀的四分之一，每齿切削负荷大大降低；扩孔钻的整体刚性远大于镗刀，刀具的耐用度也大大提高；此外，扩孔钻带有螺旋槽，有足够的容屑空间，加工过程中切屑能顺利沿螺旋槽排出，可满足工件加工精度和表面粗糙度要求。因此，在相同的加工余量下，只要机床的刚性有保证，采用扩孔工艺的效率远远高于镗孔的效率。

" } r5 j; T+ W; h5 u& m ; T5 C" i. x$ ]8 f

　　扩孔钻设计，结构特点

" i& D8 L" z3 g3 T

　　扩孔钻有整体、镶齿、套装等多种形式，应根据不同使用情况进行选择。针对本工件的加工条件，我们选用套装式扩孔钻，刀具用一个M16螺钉压紧。该刀具具有以下优点：

' R0 F0 v6 [1 q$ P7 `, s0 p. l 2 F* k/ ?' }/ B2 I7 |