深孔数控加工论文

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1加工材料及特点

该零件的材料为锻铝LD10，零件底面含有大小不同、形状各异的小孔40余个，部分小孔与侧面的若干个不同角度油路深孔相交汇，零件结构如图1所示，孔位示意如图2所示。在加工深孔的过程中，采用了进口的MAYKESTAG加长准3mm钻头、准4.5mm合金键槽刀和加长中心钻等特种刀具。

2加工质量和步骤分析

2.1加工质量分析

影响零件加工精度的因素主要取决于其工艺系统的几何误差、受力变形、受热变形、振动变形、调整误差和工件内应力引起的误差等。孔加工可分为浅孔和深孔加工两种，孔深与孔径之比>5称为深孔加工。深孔加工与普通的孔加工相比，具有其自身的一些特点，主要表现在以下几方面。

（1）深孔加工处于一种封闭或半封闭的加工状态，不能直接观察刀具的切削和走刀情况。

（2）切屑在深孔内排屑路径较长，不便于排屑，且易发生堵屑。

（3）钻头细长，刚性差，工作时容易偏斜和产生振动，直线精度及表面粗糙度难以保证。

（4）钻头在相对封闭的状态下工作，热量容易积累，使钻头温度升高，磨损严重，使被加工零件发生受热变形。因此，选用正确的切削工具，采用合理的切削方法和切削参数，从而有效地控制或减小这些因素引起的加工误差,是保证深孔加工质量的关键。

2.2加工步骤分析

2.2.1切削参数选择

（1）转速的选取。在进行深孔加工时,钻头的转速高低直接影响工件的表面质量和钻头的正常运转。实际加工中在其它参数不变的情况下,钻头转速低于一定值时将造成切削刃黏刀，工件表面粗糙度达不到技术要求，不能满足加工质量要求；而转速大于一定值时又会造成切削噪声过大、温度过高、刀具磨损加重的后果。因此，钻头的转速选取必须有一个合理的范围,才能保证钻头的使用寿命和工件质量。钻头的转速主要取决于所加工的材料和钻头的直径，根据刀具厂家提供的不同材料和钻头直径的加工表，然后计算出转速。本零件的材料为铝合金，加长钻头直径为3mm，由于为深孔加工，应降低切削速度，减少进刀量。根据机械加工工艺手册查得的切削线速度的范围大约为80～300m/min，根据工件情况，为小直径深孔切削，取最低值80m/min，由于属于深孔加工降低50%，使用加长钻头再降低50%，这样就可以根据钻头直径算出所需的转速:n=20000/（3π）=2120r/min。同理可计算出其它刀具所需的转速。

（2）进给量的选取。在深孔加工中,每转进给量的选取直接关系到切屑长度和形状，实践证明,转速不变并且在钻头负荷之内的情况下,钻削的进给量过大或过小都会造成断屑不畅,切屑堵塞，影响顺利排屑。所以选取一个合适的进给量非常重要，进给量的选取取决于钻头直径和加工材料,因加工材料为铝合金，钻头的直径为3mm,故得出每转进给量大约为0.013mm,再乘以转速，就可以计算出每分钟的进给量:V=0.013×2120=27.6mm/min。

2.2.2工装夹具的设计

工装的优劣直接影响工件的加工精度、表面质量、劳动生产率和加工成本，该工装的设计需考虑在分度头上的安装，以及安装后工装与机床工作台及刀柄的干涉问题，并进行最大限度的减重处理。如图3（a）所示，零件与工装依靠销孔定位，利用大(主压板)、小（辅压板）两个压板固定零件，侧面让开零件待加工部分，防止加工干涉，该工装既方便装夹又可保证加工完成后方便取下工件。

2.2.3切削步骤的安排

在深孔加工过程中，最容易产生的问题是孔位偏斜，另外是深孔内排屑路径较长，排屑不易，造成切屑挤压内壁，影响孔壁粗糙度。为防止以上问题，在进行深孔加工过程中应采用以下工艺方法。

（1）在加工孔时首先要看所加工孔是否垂直于所在平面，由于零件含有倾斜表面的斜孔，在加工前要用铣刀先将其所在平面铣平并垂直于孔的方向,如图4中的A放大图,剖面线部分应先用相同直径的立铣刀铣平，再用中心钻钻定位孔。

（2）为防止加长钻头在加工过程中导向出现偏差，可以采用分段加工的方法，即用同直径普通长度的钻头进行导向加工，目的是为之后的加长钻头钻削加工约束导向，防止孔位偏差。例如加工长度为80mm的深孔，为保证加工质量和安全性，又要提高其深孔加工的效率，可将孔分为三段式加工，分别采用3把不同长度的刀具进行加工，最上段0~30mm为浅孔加工，使用普通长度的刀具，并采用较大的进给速度，中段30~50mm使用中等长度的刀具，采用普通的进给速度加工，最下段50~80mm为深孔加工，使用加长的特制刀具，采用较小的进给速度，保证刀具不会折断。

（3）利用加长钻头进行深孔切削时，由于排屑路径较长，可编制宏程序进行分段加工，并且为了更方便排屑，每次进给后，钻头需要提到安全平面高度，并作短暂停留。

（4）遇到相交的丁字孔，先钻盲孔再钻透孔，如图5中,应该先钻b孔再钻a孔。

（5）在加工孔径公差0~0.006mm的平底沉孔过程中，首先用小于沉孔直径0.1mm的钻头加工，然后用专用铣刀进行精加工，以保证沉孔尺寸要求。交叉深孔的加工一定要从全局考虑,先确定加工孔的顺序,只有采用了正确的加工顺序才能顺利完成加工任务,达到事半功倍的效果。

2.2.4切削程序的编制与仿真加工

深孔加工中除合理选择刀具和切削参数外,编制切削程序时，需要考虑解决3个主要问题，即排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。FANUC数控系统提供了G73和G83两个深孔加工指令，G73为高速深孔往复排屑钻,G83为深孔往复排屑钻。排屑主要是依靠切屑在钻头螺旋槽中的流动来保证的,因此深孔加工,特别是孔深比较大的深孔,为保证顺利加工并排出切屑,应优先采用G83指令。在实际加工中,当钻头退出时,切屑在冷却液冲刷下又会落入孔中，当钻头再次进入后,它将撞击位于孔底部的切屑，切屑在刀具的作用下开始旋转,将切屑切断或熔化。因此,在必要时应暂停加工来清理和吹净切屑，否则会引起刀具散热困难，甚至造成刀具折断。为了有足够时间冷却钻头和清理切屑，增加编制了一个带退刀与清除残留切屑的宏程序。用参数设置切削量与进给速度，用IF条件指令设定切削深度与退刀条件。当刀具加工到设定的某一深度时，自动退刀至离开工件表面，冷却液充分冷却刀具并且清除刀具上残留的切屑，保证钻头有足够的耐用度，解决了深孔加工中刀具不易排屑、散热困难等影响加工的不利因素。

3结论

本文针对某型号伺服机构中关键零件的侧面油路深孔的数控加工，开展了相关的工艺技术改进。综合考虑刀具转速、切削速度、进给量、排屑方式等对加工质量、效率和刀具磨损的影响，采用适当的装夹方式，有效地减少和控制该类零件的加工尺寸误差，合理进行工艺规划,选择合适的切削方法和切削参数,解决了加工中心深孔加工这一难题，显著提高了零件的加工精度，提高了生产效率。

作者:梁石蒋俊杰肖菊单位:上海无线电设备研究所中国人民解放军驻上海航天局八0二所军事代表室