深孔數控加工論文

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1加工材料及特點

該零件的材料為鍛鋁LD10，零件底面含有大小不同、形狀各異的小孔40余個，部分小孔與側面的若干個不同角度油路深孔相交匯，零件結構如圖1所示，孔位示意如圖2所示。在加工深孔的過程中，采用了進口的MAYKESTAG加長準3mm鉆頭、準4.5mm合金鍵槽刀和加長中心鉆等特種刀具。

2加工質量和步驟分析

2.1加工質量分析

影響零件加工精度的因素主要取決于其工藝系統的幾何誤差、受力變形、受熱變形、振動變形、調整誤差和工件內應力引起的誤差等。孔加工可分為淺孔和深孔加工兩種，孔深與孔徑之比>5稱為深孔加工。深孔加工與普通的孔加工相比，具有其自身的一些特點，主要表現在以下幾方面。

（1）深孔加工處于一種封閉或半封閉的加工狀態，不能直接觀察刀具的切削和走刀情況。

（2）切屑在深孔內排屑路徑較長，不便于排屑，且易發生堵屑。

（3）鉆頭細長，剛性差，工作時容易偏斜和產生振動，直線精度及表面粗糙度難以保證。

（4）鉆頭在相對封閉的狀態下工作，熱量容易積累，使鉆頭溫度升高，磨損嚴重，使被加工零件發生受熱變形。因此，選用正確的切削工具，采用合理的切削方法和切削參數，從而有效地控制或減小這些因素引起的加工誤差,是保證深孔加工質量的關鍵。

2.2加工步驟分析

2.2.1切削參數選擇

（1）轉速的選取。在進行深孔加工時,鉆頭的轉速高低直接影響工件的表面質量和鉆頭的正常運轉。實際加工中在其它參數不變的情況下,鉆頭轉速低于一定值時將造成切削刃黏刀，工件表面粗糙度達不到技術要求，不能滿足加工質量要求；而轉速大于一定值時又會造成切削噪聲過大、溫度過高、刀具磨損加重的后果。因此，鉆頭的轉速選取必須有一個合理的范圍,才能保證鉆頭的使用壽命和工件質量。鉆頭的轉速主要取決于所加工的材料和鉆頭的直徑，根據刀具廠家提供的不同材料和鉆頭直徑的加工表，然后計算出轉速。本零件的材料為鋁合金，加長鉆頭直徑為3mm，由于為深孔加工，應降低切削速度，減少進刀量。根據機械加工工藝手冊查得的切削線速度的范圍大約為80～300m/min，根據工件情況，為小直徑深孔切削，取最低值80m/min，由于屬于深孔加工降低50%，使用加長鉆頭再降低50%，這樣就可以根據鉆頭直徑算出所需的轉速:n=20000/（3π）=2120r/min。同理可計算出其它刀具所需的轉速。

（2）進給量的選取。在深孔加工中,每轉進給量的選取直接關系到切屑長度和形狀，實踐證明,轉速不變并且在鉆頭負荷之內的情況下,鉆削的進給量過大或過小都會造成斷屑不暢,切屑堵塞，影響順利排屑。所以選取一個合適的進給量非常重要，進給量的選取取決于鉆頭直徑和加工材料,因加工材料為鋁合金，鉆頭的直徑為3mm,故得出每轉進給量大約為0.013mm,再乘以轉速，就可以計算出每分鐘的進給量:V=0.013×2120=27.6mm/min。

2.2.2工裝夾具的設計

工裝的優劣直接影響工件的加工精度、表面質量、勞動生產率和加工成本，該工裝的設計需考慮在分度頭上的安裝，以及安裝后工裝與機床工作臺及刀柄的干涉問題，并進行最大限度的減重處理。如圖3（a）所示，零件與工裝依靠銷孔定位，利用大(主壓板)、小（輔壓板）兩個壓板固定零件，側面讓開零件待加工部分，防止加工干涉，該工裝既方便裝夾又可保證加工完成后方便取下工件。

2.2.3切削步驟的安排

在深孔加工過程中，最容易產生的問題是孔位偏斜，另外是深孔內排屑路徑較長，排屑不易，造成切屑擠壓內壁，影響孔壁粗糙度。為防止以上問題，在進行深孔加工過程中應采用以下工藝方法。

（1）在加工孔時首先要看所加工孔是否垂直于所在平面，由于零件含有傾斜表面的斜孔，在加工前要用銑刀先將其所在平面銑平并垂直于孔的方向,如圖4中的A放大圖,剖面線部分應先用相同直徑的立銑刀銑平，再用中心鉆鉆定位孔。

（2）為防止加長鉆頭在加工過程中導向出現偏差，可以采用分段加工的方法，即用同直徑普通長度的鉆頭進行導向加工，目的是為之后的加長鉆頭鉆削加工約束導向，防止孔位偏差。例如加工長度為80mm的深孔，為保證加工質量和安全性，又要提高其深孔加工的效率，可將孔分為三段式加工，分別采用3把不同長度的刀具進行加工，最上段0~30mm為淺孔加工，使用普通長度的刀具，并采用較大的進給速度，中段30~50mm使用中等長度的刀具，采用普通的進給速度加工，最下段50~80mm為深孔加工，使用加長的特制刀具，采用較小的進給速度，保證刀具不會折斷。

（3）利用加長鉆頭進行深孔切削時，由于排屑路徑較長，可編制宏程序進行分段加工，并且為了更方便排屑，每次進給后，鉆頭需要提到安全平面高度，并作短暫停留。

（4）遇到相交的丁字孔，先鉆盲孔再鉆透孔，如圖5中,應該先鉆b孔再鉆a孔。

（5）在加工孔徑公差0~0.006mm的平底沉孔過程中，首先用小于沉孔直徑0.1mm的鉆頭加工，然后用專用銑刀進行精加工，以保證沉孔尺寸要求。交叉深孔的加工一定要從全局考慮,先確定加工孔的順序,只有采用了正確的加工順序才能順利完成加工任務,達到事半功倍的效果。

2.2.4切削程序的編制與仿真加工

深孔加工中除合理選擇刀具和切削參數外,編制切削程序時，需要考慮解決3個主要問題，即排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。FANUC數控系統提供了G73和G83兩個深孔加工指令，G73為高速深孔往復排屑鉆,G83為深孔往復排屑鉆。排屑主要是依靠切屑在鉆頭螺旋槽中的流動來保證的,因此深孔加工,特別是孔深比較大的深孔,為保證順利加工并排出切屑,應優先采用G83指令。在實際加工中,當鉆頭退出時,切屑在冷卻液沖刷下又會落入孔中，當鉆頭再次進入后,它將撞擊位于孔底部的切屑，切屑在刀具的作用下開始旋轉,將切屑切斷或熔化。因此,在必要時應暫停加工來清理和吹凈切屑，否則會引起刀具散熱困難，甚至造成刀具折斷。為了有足夠時間冷卻鉆頭和清理切屑，增加編制了一個帶退刀與清除殘留切屑的宏程序。用參數設置切削量與進給速度，用IF條件指令設定切削深度與退刀條件。當刀具加工到設定的某一深度時，自動退刀至離開工件表面，冷卻液充分冷卻刀具并且清除刀具上殘留的切屑，保證鉆頭有足夠的耐用度，解決了深孔加工中刀具不易排屑、散熱困難等影響加工的不利因素。

3結論

本文針對某型號伺服機構中關鍵零件的側面油路深孔的數控加工，開展了相關的工藝技術改進。綜合考慮刀具轉速、切削速度、進給量、排屑方式等對加工質量、效率和刀具磨損的影響，采用適當的裝夾方式，有效地減少和控制該類零件的加工尺寸誤差，合理進行工藝規劃,選擇合適的切削方法和切削參數,解決了加工中心深孔加工這一難題，顯著提高了零件的加工精度，提高了生產效率。

作者:梁石蔣俊杰肖菊單位:上海無線電設備研究所中國人民解放軍駐上海航天局八0二所軍事代表室