我廠是生產(chǎn)船用中高速柴油機的專業(yè)廠家，在柴油機零件生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到臺階深孔的加工，原來的加工方法是用麻花鉆加工或用槍鉆打出底孔，再用擴孔刀加工出臺階孔。該方法加工效率低，而且容易出現(xiàn)臺階孔不同軸現(xiàn)象，導致零件加工不合格，影響柴油機裝配關(guān)系。

　下面以柴油機機身的加工為例，談?wù)勁_階深孔的高效加工應(yīng)用。圖1 所示為某型柴油機機身缸蓋螺栓孔示意圖。

　　1. 鉆床加工深孔方法受加工條件限制，在鉆床上用鉆模加工，加工工序如表1 所示。

　　用麻花鉆加工深孔存在以下困難:

　　( 1) 鉆頭長徑比大，剛性差，加工時易彎曲和振動，孔的直線度很難保證。

　　( 2) 切屑不易排出。

　　( 3) 切削液不易進入，切削溫度過高，散熱困難，鉆頭易磨損。

深孔加工時按照孔深麻花鉆分級設(shè)計，加工一定深度將鉆頭退出，帶出切屑，加入切削液。這樣可以有效改善加工條件，保證加工質(zhì)量。由于麻花鉆切削刃為對稱分布，具有中心引導功能，臺階深孔先鉆大直徑孔，后鉆小直徑孔，可以保證臺階孔的同軸度，防止鉆偏。

　　深孔攻絲，由于絲錐長徑比大，剛性差，機床主軸扭矩傳送有一定的損耗，大多采用浮動攻絲，絲錐以加工過的孔( 33mm) 為導向可以有效限制絲錐的擺幅，提高攻絲質(zhì)量，保證絲孔與光孔的同軸度。由于螺紋底孔和導向孔的質(zhì)量不高，所以螺紋加工質(zhì)量不穩(wěn)定。

　　經(jīng)測試，加工一個缸蓋螺栓孔有效加工時間為21min，共用了7 把刀具。加工輔助時間長，操作勞動強度大，加工質(zhì)量不好，加工成本高。2. 加工中心與鉆床結(jié)合的加工方法首先在加工中心加工基準孔，加工工序如表2所示。

　　然后在鉆床上以加工中心鉆出的孔為基準，擴孔、攻絲，加工工序如表3 所示。

　　在加工中心上采用槍鉆和槍鉆引導鉆技術(shù)，加工深孔可以提高加工效率，但受目前國內(nèi)刀具制造水平限制，槍鉆引導鉆頭頭部為高精度整體合金，經(jīng)精磨處理，國內(nèi)目前只能提供直徑在20mm 以下的整體合金鉆頭，直徑大于20mm 時就需要進口，如進口SECO、Botek、Sandvik 等公司的鉆頭。國內(nèi)可以提供單刃槍鉆，使用效果良好。

　　將擴孔安排在鉆床上加工主要在于加工中心主軸為剛性，槍鉆加工的孔直線度一般與主軸中心有一定的偏移，在加工中心上剛性擴孔不可能與已有底孔重合，在鉆床上擴孔由于擴孔刀切削刃為對稱分布，可以均勻切削。切削時主軸松開，靠工人控制，擴孔刀沿著切削量方向加工，從而保證了擴孔與鉆孔中心重合，防止擴偏，但操作勞動強度大，不經(jīng)濟。

　　經(jīng)測試，用加工中心與鉆床結(jié)合加工一個孔的有效加工時間為13min，其中加工中心6min，鉆床7min，鉆床輔助時間長。共用了5 把刀具。3. 改進后的高效加工方法在加工中心加工所有光孔，加工工序如表4 所示。

　　在鉆床上僅攻絲。有效加工時間2min，加工質(zhì)量好。

　　在加工中心上采用復合槍鉆( 見圖2) 和槍鉆引導鉆技術(shù)，是臺階深孔( D/L ＞ 10，15mm ＜ D ＜45mm) 高效加工的方向。但受目前國內(nèi)刀具制造水平限制，復合槍鉆由于受技術(shù)及合金材料限制，國內(nèi)目前還無法提供，刀具需進口。可以提供復合槍鉆的公司有Botek、GUHＲING、hamand 等。我公司在應(yīng)用中比價采購20mm 附近時選用GUHＲING產(chǎn)品，30mm 以上選用Botek 產(chǎn)品。

　　采用帶內(nèi)冷的復合槍鉆加工臺階孔，由于冷卻充分，排屑通暢，加工過程不用退刀，加工效率高。臺階孔同軸度靠刀具保證，可靠，孔徑一致性、直線度好，表面粗糙度值Ｒa可以達到1. 6 ～ 3. 2μm。螺紋底孔、導向孔質(zhì)量高，攻絲質(zhì)量好，穩(wěn)定。同時由于槍鉆引導鉆和復合擴孔鏜刀可以放入加工中心刀庫內(nèi)，實現(xiàn)自動換刀，加工輔助時間大大縮短。

經(jīng)測試，改進方法后加工一個孔有效加工時間為8min，其中加工中心6min，鉆床2min，輔助時間短。共用了4 把刀具。圖3 所示為某型柴油機機身主軸承螺栓孔示意圖。

　　如果按照原來的加工方法，首先在加工中心上加工，加工工序如表5 所示。

　　然后再到鉆床上加工，加工工序如表6 所示。

　　由于在加工主軸承螺栓孔時，模塊需接長在400mm 左右，刀具都特別長，剛性差，加工時易產(chǎn)生振動，鏜孔效率不高。由于刀具超長，無法上機床刀庫自動換刀，只能手動裝刀。

　　經(jīng)測試，加工一個孔有效加工時間為30min，其中加工中心24min，鉆床6min，輔助時間很長。共用了7 把刀具。

　　采用改進后的高效加工方法，首先在加工中心上加工，加工工序如表7 所示。

　　然后再到鉆床上加工，加工工序如表8 所示。

　　采用Komet 公司ABS 模塊接帶內(nèi)冷高效U 鉆( 見圖4) 可以加工L /D ＜ 10 的孔，由于鉆頭帶中心鉆，所以不需要打引導孔，還可以套打，即先加工大孔，然后在大孔的基礎(chǔ)上再加工小孔，經(jīng)過幾次套打加工出的多級臺階孔，由于有中心鉆引導可以保持臺階孔較高的同軸度。同時內(nèi)冷高效U 鉆加工出的大量切屑由切削液沖出，排屑通暢，加工的孔表面質(zhì)量好，效率高，是加工深孔臺階孔的發(fā)展方向。

　　同時由于刀具數(shù)量減少，也縮短了輔助時間。經(jīng)測試，加工一個孔有效加工時間為14min，其中加工中心8min，鉆床6min，輔助時間減少。共用了5 把刀具。

　　結(jié)語

　　通過合理選用帶內(nèi)冷高效刀具在加工中心上實現(xiàn)臺階深孔的高效加工，縮短了輔助時間，保證臺階孔深孔良好的直線度和同軸度，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)能，滿足了產(chǎn)品零件大批量生產(chǎn)要求。