非全形細(xì)長(zhǎng)孔徑的加工新方法

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序言在生產(chǎn)過(guò)程中，有時(shí)會(huì)遇到一些特殊零件，如本文所述的一種非全形細(xì)長(zhǎng)孔徑的加工，如圖1所示。這種不是整圓而是由兩個(gè)小半圓組合在一起、長(zhǎng)徑比非常大的零件，其孔徑尺寸、直線度及表面粗糙度等技術(shù)要求非常高，加工難度很大[1]。

圖1

非全形細(xì)長(zhǎng)孔該零件是由上、下兩片（以一種特殊銅為材料，長(zhǎng)度2250mm，厚度12mm，寬度40mm），中間兩側(cè)加墊5mm厚度的絕緣板組合制造而成的[2]。裝配后要求保證Φmm孔徑，直線度為每300mm，公差0.02mm，表面粗糙度值Ra＝0.8μm。非全形細(xì)長(zhǎng)孔截面如圖2所示。

圖2

非全形細(xì)長(zhǎng)孔截面2

工藝分析2.1零件特點(diǎn)從圖2可看出，該零件有以下特點(diǎn)。1）典型的超深孔。長(zhǎng)度與直徑比＞10的孔，一般就被認(rèn)為是深孔，而此零件L/D＝173，是非常典型的超深孔。2）非全形超深孔。它是由2片小半圓弧組成，對(duì)于深孔加工，通常采用深孔鉆、槍鉆等方法，但這些方法難以實(shí)現(xiàn)兩半圓弧孔的加工。3）由不同材料組合而成的非全形超深孔[3]。對(duì)于由2種不同材料組合而成的零件進(jìn)行超深孔加工，鉆削方向會(huì)向軟材料方向傾斜，加工難度很大。4）由不同材料組合而成的非全形超深孔的直徑、直線度以及表面粗糙度要求很高，零件精度非常高，加工難度更大。2.2加工難點(diǎn)（1）工藝難以確定加工方法有以下兩種。1）各單件尺寸均精加工完成，最后靠組裝來(lái)保證其直線度和孔徑等技術(shù)要求。2）各組合單件首先進(jìn)行粗加工，留精加工余量，在整體組裝后，最后對(duì)孔徑進(jìn)行精加工，來(lái)保證各項(xiàng)精度要求。（2）加工方式難以選擇若采用各單件尺寸均精加工完成，最后靠總裝保證孔徑及其他技術(shù)要求的工藝路線，那么，采用什么定位方式和裝配方法能保證各項(xiàng)技術(shù)要求？若采用各單件先粗加工，整體組裝后，再精加工，那么，是采用擠光刀擠壓成形、鋼珠擠光滾壓、鉸削還是其他加工方式，才能保證其精度要求?（3）精度難以保證加工過(guò)程中，2250mm長(zhǎng)的f13+0.09+0mm非全形超深孔，每300mm中0.02mm的直線度如何保證？孔徑全長(zhǎng)表面粗糙度值Ra＝0.8μm靠什么工具保證？3

創(chuàng)新加工根據(jù)以上加工難點(diǎn)分析，團(tuán)隊(duì)成員集思廣益，群策群力，并通過(guò)多種方法試驗(yàn)，最終確定了采用單件留余量，裝配后再整體加工的工藝方案，并選擇了以鉸削為加工手段，自行設(shè)計(jì)加工專用設(shè)備和刀具，創(chuàng)新出了獨(dú)具特色的加工非全形超深孔的“不等長(zhǎng)導(dǎo)向式跨齒鉸削”法，保證了零件的各項(xiàng)精度要求。該方法有三大創(chuàng)新點(diǎn)，下面分別敘述。3.1導(dǎo)向式將自制螺旋鉸刀與導(dǎo)向桿通過(guò)巧妙的結(jié)構(gòu)連接在一起，既能相互轉(zhuǎn)動(dòng)，又能使鉸刀沿著導(dǎo)孔方向直線行進(jìn)。鉸削中，鉸刀作周向旋轉(zhuǎn)切削運(yùn)動(dòng)，而導(dǎo)向桿則作引導(dǎo)作用，帶動(dòng)鉸刀軸向前移，而不進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，導(dǎo)向桿與鉸刀柄部共同作用于孔壁，以穩(wěn)定鉸刀，消除振紋。自制鉸削設(shè)備如圖3所示，導(dǎo)向式鉸刀組合件如圖4所示，導(dǎo)向桿、鉸刀及傳動(dòng)桿安裝如圖5所示。圖3自制鉸削設(shè)備圖4導(dǎo)向式鉸刀組合件

圖5導(dǎo)向桿、鉸刀及傳動(dòng)桿安裝示意鉸削開(kāi)始前，首先應(yīng)根據(jù)孔徑余量大小配磨導(dǎo)向桿直徑，以柔性進(jìn)入余量孔為最佳；然后使鉸刀和導(dǎo)向桿用螺釘緊固，注意鉸刀的導(dǎo)向孔長(zhǎng)度要小于導(dǎo)向桿配合尺寸的長(zhǎng)度，兩者之間采用小間隙配合，這樣才能保證鉸削時(shí)，導(dǎo)向桿只做軸向?qū)蛞苿?dòng)，而不產(chǎn)生周向轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小摩擦、減少發(fā)熱；傳動(dòng)桿與鉸刀柄部用螺釘聯(lián)接并一起轉(zhuǎn)動(dòng)，螺釘高度應(yīng)低于鉸刀柄部外徑，鉸刀以每次吃刀量0.02～0.03mm、轉(zhuǎn)速240r/min為宜。3.2不等長(zhǎng)通過(guò)改變每一次導(dǎo)向桿的長(zhǎng)短，來(lái)不斷改變鉸刀鉸削過(guò)程中的點(diǎn)位和切削量，以避免孔壁鉸削點(diǎn)位和鉸刀切削刃同一點(diǎn)位及同一點(diǎn)位切削量大小的重復(fù)性，進(jìn)一步提高孔徑直線度的精度。不等長(zhǎng)導(dǎo)向桿如圖6所示。圖６不等長(zhǎng)導(dǎo)向桿3.3跨齒自主設(shè)計(jì)制造的跨齒螺旋鉸刀，創(chuàng)新了鉸刀的刀齒分布，使鉸刀刀齒在橫截面上兩齒之間各對(duì)應(yīng)點(diǎn)的間距略大于槍體孔徑槽寬距離，鉸削時(shí)，鉸刀刀齒中，前一刀齒在進(jìn)入切削上部圓弧面時(shí)，后一刀齒不脫離下部圓弧面。同時(shí)，一定長(zhǎng)度內(nèi)的20°螺旋刀齒，從起點(diǎn)至終點(diǎn)間的垂直距離也大于槍體孔徑槽寬距離，避免了螺旋刀齒完全包容在槍體孔徑槽寬之中，使每時(shí)每刻均有螺旋刀齒接觸在孔徑的圓弧面部分，最大限度地保證了鉸刀鉸削過(guò)程中的穩(wěn)定性，克服了非全形孔兩槽產(chǎn)生的拌刀、扎刀現(xiàn)象，保證了鉸削的順利完成，最終解決了直齒鉸刀、深孔鉆等切削工具因?yàn)榘璧?、扎刀現(xiàn)象不能加工非全形孔徑的難題。軸向跨齒原理如圖7所示，徑向跨齒原理如圖8所示。圖7軸向跨齒原理圖8徑向跨齒原理4

結(jié)束語(yǔ)本文通過(guò)應(yīng)用“不等長(zhǎng)導(dǎo)向式跨齒鉸削”法，來(lái)加工組合式非全形超深孔，其特色就在于針對(duì)一般深孔加工方法不能完成的組合式非全形超深孔的加工，自行設(shè)計(jì)制造了跨齒螺旋鉸刀，使每時(shí)每刻均有螺旋刀齒接觸在孔徑的圓弧面部分，克服了直齒鉸刀、深孔鉆等切削工具的拌刀、扎刀現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了此類超深孔的加工。同時(shí)，通過(guò)鉸刀、導(dǎo)向桿的巧妙組合，