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      摘要：孔軸線偏斜問題是我車間主軸深孔鉆削存在的一個技術(shù)問題，本文首先對深孔鉆削進(jìn)行了切削狀態(tài)分析，并對鉆削時產(chǎn)生孔軸線偏斜的原因進(jìn)行了簡單分析，找出了其影響因素，并提出了控制孔軸線偏斜應(yīng)采取的措施。

      關(guān)鍵詞：深孔鉆削  偏斜   措施

      一、深孔鉆削特點及切削狀態(tài)分析

    1、深孔鉆削的工藝特點：

    1）、中心刀片在幾個刀片中，它的切削條件最差，刀片所承受的切削力最大，擠壓最為嚴(yán)重，卷屑、斷屑困難，容易崩刃，因此，應(yīng)減小中心刀片的前角和刃傾角（為負(fù)值），增強(qiáng)內(nèi)刃的強(qiáng)度，應(yīng)縮短中心刀片與其它刀片的軸向距離，以便加強(qiáng)切削的穩(wěn)定性，減輕中心刀片的切削負(fù)荷。

    2）、中間刀片的切削速度高于中心刀片而低于外刀片，切削條件較中心刀片要好，但由于刀片突出刀體較多，刃體的左右兩側(cè)又磨有側(cè)后角，刀片強(qiáng)度較低，容易崩刃。

    3）、外刀片的切削速度和扭矩都是最大的，它是加工孔壁質(zhì)量好壞的關(guān)鍵刀片，為保護(hù)外刀片，必須讓徑向合力壓向?qū)驂K，使之緊貼孔壁，穩(wěn)定鉆削，加強(qiáng)導(dǎo)向作用。反之，若徑向合力壓向外刀片，不僅容易打刀，而且容易將孔鉆偏。為加強(qiáng)導(dǎo)向，外刀片和導(dǎo)向塊可磨出很小倒錐或不磨倒錐，為保證外齒的強(qiáng)度，外刀片的副切削刃應(yīng)磨有棱帶。
從深孔鉆削的特點和鉆頭的切削狀態(tài)來看，深孔鉆削難度高，工作量大，被加工孔的質(zhì)量不易控制，在鉆削過程中容易出現(xiàn)孔軸線偏斜的情況。

    二、深孔鉆削時孔軸線偏斜產(chǎn)生的原因

    先簡要介紹一下我們的深孔加工設(shè)備，我們加工主軸深孔的設(shè)備是德州機(jī)床有限公司生產(chǎn)的T2120型深孔鉆鏜床，它主要用于鉆、鏜削通孔、也可以進(jìn)行光整滾壓加工。在排屑方式上，鉆削時采用內(nèi)排屑方式，鏜削時采用前排屑方式。

機(jī)床的主要技術(shù)規(guī)格為：
鉆孔直徑范圍         φ40－φ80
鏜孔最大直徑          φ200
最大加工深度        1000-2000mm
主軸轉(zhuǎn)速范圍        61-1000r/min
進(jìn)給速度范圍        5-1000mm/min

    工件的裝夾方式為：

    鉆削時，工件的前端采用三爪卡盤裝夾，工件的尾端是通過授油器上的錐盤頂緊并定心，同時起密封作用。
主運(yùn)動是工件旋轉(zhuǎn)的加工方式，刀具沿工件軸線做進(jìn)給運(yùn)動。

    在主軸深孔的實際鉆削加工中，經(jīng)過長時間的觀察、分析、比較，測量，基本上有如下因素對孔軸線偏斜產(chǎn)生影響：

    1、導(dǎo)向套偏心或間隙過大對孔軸線偏斜的影響

    深孔刀具大都采用“偏心切削”，即鉆尖不在鉆心，徑向切削力通過導(dǎo)向塊壓向孔壁，深孔鉆頭在剛開始切削時并且導(dǎo)向塊未進(jìn)入工件孔之前，刀具的徑向平衡完全依靠導(dǎo)向套，而導(dǎo)向孔偏心或間隙過大，勢必在一開始切削是就造成刀具傾斜，如圖2所示，雖然這種偏斜值可能非常小，但會隨著刀具在軸線方向上的進(jìn)給而有規(guī)律地延伸。
       

      2、工件端面傾斜對孔軸線偏斜的影響

      在深孔鉆削中，傾斜的工件端面對孔加工的精度特別是對孔軸線偏斜的影響較大，其原因是在入鉆時鉆頭切削傾斜的工件端面導(dǎo)致切削條件不穩(wěn)定。在加工如圖3所示的工件時，在取定鉆頭的外刃余偏角β后,隨著傾斜角θ的不同，入鉆時的切削面積也相應(yīng)改變。

當(dāng)傾斜角θ小于鉆頭外刃余偏角β時，鉆心最先接觸工件（見圖4-a）
當(dāng)傾斜角θ等于鉆頭外刃余偏角β時，鉆頭的外刃幾乎同時切削工件（見圖4-b）
當(dāng)傾斜角θ大于鉆頭外刃余偏角β時，則只有外刃的外部與工件接觸（見圖4-c）
           
 

       如圖4所示的陰影部分是工件和刀具相對運(yùn)動一周（q=1）后切去的金屬橫截面，無論哪種情況，入鉆時外刃切削是斷續(xù)的，切削面積是不斷變化的，當(dāng)θ≠０時，分于鉆尖兩側(cè)外刃和內(nèi)刃上所承受的徑向力、軸向力的設(shè)計平衡被破壞，加劇“偏心切削”和軸向力F作用在鉆頭頭部的偏轉(zhuǎn)力矩，造成入鉆時刀具的傾斜。

      3、鉆桿的剛度及鉆桿支承的位置對孔軸線偏斜的影響。

     在軸向力F的作用下，鉆桿將發(fā)生彎曲，造成入鉆傾斜角，該傾斜角值的大小取決于鉆桿的剛度和鉆桿支承的位置。

      4、刀具的幾何參數(shù)對鉆孔軸線偏斜的影響。

      在刀具的幾何參數(shù)中，對鉆孔軸線偏斜影響最大的是導(dǎo)向塊與副切削刃的位置角、鉆頭的偏心量、內(nèi)外角以及各錯齒切削負(fù)荷承擔(dān)量的大小等，一般要求切削刃的合力必須壓向?qū)驂K，保證鉆頭的穩(wěn)定度。但是當(dāng)徑向合力壓向外刀片的副切削刃這一邊時，會使副切削刃切入工件，造成刀具中心偏離回轉(zhuǎn)中心，隨著加工深度的加大，這種側(cè)壓力愈來愈大，偏斜也隨之加大。

      5、深孔鉆頭自身導(dǎo)向塊分布和形狀質(zhì)量的影響。

      由于深孔的長徑比大，鉆桿細(xì)而長，剛性較低，易產(chǎn)生振動，并使鉆孔偏斜，因此導(dǎo)向塊形狀和質(zhì)量好壞的影響也不容忽視。對我們的φ52深孔鉆頭而言，它是以兩個導(dǎo)向塊和一個副切削刃的結(jié)構(gòu)確定其徑向尺寸，這樣刀具可以在工件孔內(nèi)三點定圓，自行導(dǎo)向。導(dǎo)向塊的分布原則是要求徑向合力作用在兩導(dǎo)向塊之間，作用在各個導(dǎo)向塊上單位面積的壓力應(yīng)最小，并且最好兩塊導(dǎo)向塊的壓力相等，以保證穩(wěn)定切削和導(dǎo)向塊的磨損均勻。如果導(dǎo)向塊磨損不均勻，甚至在鉆削過程中損壞，都會對孔軸線產(chǎn)生影響。另外，導(dǎo)向塊不能太短，太短的導(dǎo)向塊起不到導(dǎo)向的作用。

      6、其它影響因素

      深孔鉆削時影響孔軸線偏移的因素除上述主要因素外，還有許多隨機(jī)性的影響因素，如：

 工件材料的硬度不均勻，有硬質(zhì)點等
鍛造和熱處理后的不均勻殘余應(yīng)力等。
冷卻潤滑壓力的脈動，進(jìn)給量不均勻等使切削厚度發(fā)生變化。
斷屑、排屑情況的變化，切屑的短時間堵塞。
機(jī)床振動和外部振動的干擾等。
 

      這些隨機(jī)因素是通過切削力的波動而造成加工孔軸線的偏斜，雖然它們單獨(dú)偶爾出現(xiàn)的影響極小，但當(dāng)多因素大量出現(xiàn)時，卻具有不可忽視的影響。

      三、控制深孔鉆削孔軸線偏斜量的辦法

      如前所述，鉆削過程中影響孔軸線偏斜的因素很多，剛開始鉆削時由于導(dǎo)向套誤差，鉆頭受力不均而產(chǎn)生孔軸線徑向偏移。隨著鉆孔深度的增加，在切削力的作用下，由于鉆桿剛度不足、鉆頭導(dǎo)向的受力分布及質(zhì)量好壞等諸多因素的影響，造成孔軸線偏斜的加劇。因此，需要采取有效的措施來減小或抑制深孔鉆削過程中孔軸線的偏斜。

    1、選擇最佳的切削方式

     在實際加工中，工件旋轉(zhuǎn)的加工方式，無論從鉆削的穩(wěn)定性還是孔軸線的偏斜情況都要比刀具旋轉(zhuǎn)的加工方式要好。所以應(yīng)選擇工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給的加工方式。

     2、合理選擇刀具幾何參數(shù)

    在選擇導(dǎo)向塊位置角時，首先要考慮鉆頭的穩(wěn)定度，保證鉆頭穩(wěn)定度大于1；在選擇刀具幾何角度和各個刀片的切除量時，首先要考慮徑向切削力的平衡性，徑向合力要指向?qū)驂K，盡量減少切削力對鉆頭頭部的力矩，減少刀具入鉆傾斜角。

     3、提高被加工件的幾何質(zhì)量和物理質(zhì)量

    幾何質(zhì)量主要是指被加工工件表面的幾何尺寸，要求工件毛坯外圓和端面要粗車，并保證端面和外圓軸線垂直，這樣可以減小工件離心力，保證入鉆時鉆頭與工件端面的垂直。物理質(zhì)量主要是指被加工工件材料的質(zhì)量。在深孔鉆削前，應(yīng)先進(jìn)行調(diào)質(zhì)或時效處理，減小工件因硬度不勻和殘余應(yīng)力對鉆孔軸線偏斜的影響。

     4、提高導(dǎo)向精度

     導(dǎo)向精度取決于授油器中心與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心的同軸度及導(dǎo)向套內(nèi)外面的同軸度和導(dǎo)向孔與鉆頭的配合精度，導(dǎo)向套材料最好選用高強(qiáng)度合金剛，淬火硬度在HRC55以上，增強(qiáng)耐磨性，提高導(dǎo)向套導(dǎo)向精度的保持能力。

     5、提高鉆桿剛度

    鉆桿的剛度對孔軸線偏斜量的影響至關(guān)重要。如何提高鉆桿剛度是改善深孔鉆削過程中孔軸線偏斜量的一個重要因素，為提高深孔鉆削的剛度，除在頭部設(shè)有導(dǎo)向套外，在鉆桿中部可附加安裝1-2個中間支撐架，支撐架可沿導(dǎo)軌滑動，直至鉆孔工序完成。試驗證明，應(yīng)用中間支撐架可使鉆孔偏斜量減小。如圖5所示為對45＃鋼主軸鉆孔，其鉆孔直徑d=52mm，切削轉(zhuǎn)速n=240r/min，進(jìn)給量f=0.20mm/r帶中間支撐架和不帶中間支撐架時的孔軸線偏斜量的比較曲線。由該曲線可知，不用中間支撐架時，鉆孔深度400mm處孔軸線偏斜量可達(dá)0.5mm，而采用中間支撐架時，在同樣條件下孔軸線偏斜量僅為0.2mm.由此可知，用中間支撐架對改善深孔鉆削孔軸線偏斜量有一定的作用。
 
                
  

     6、選用合適的減振方式

    減小切削振動，可以提高刀具耐用度，減少鉆削中孔軸線偏斜。對于內(nèi)排屑系統(tǒng)減振效果較好，因為切削液通過已加工孔壁與鉆桿外圓之間的環(huán)形空間均勻流入，對鉆桿形成柔性支撐，可以減振吸振。除此之外，在鉆桿上附加減振裝置，也可以有效地抑制振動。 （本文來自：沈一車床廠技術(shù)部工藝室 ）