机匣深孔机械加工研究

机匣深孔机械加工研究

王小伟杨靓赵在柱

（中国航发哈尔滨东安发动机有限公司黑龙江哈尔滨150066）

摘要：近些年来我国社会整体发展迅速，科学技术也迈入新阶段、新纪元，在机械加工深孔技术方面的具体要求也随之提高。孔的加工占机械加工整体大约三分之一的比例，而在所有加工孔的类别中深孔加工的比例高达百分之五十以上。因为无法直接观察深孔的成孔过程以及其内部情况和结构，所以相比其他机械加工来说深孔加工工艺相对特殊一些。本文由机械中深孔加工工艺的基本特征展开分析，对机匣深孔机械加工进行深入研究。

关键词：机匣深孔机械加工技术研究

1.深孔机械加工技术特征分析

对那些孔深以及直径比值相对较大的孔类进行钻孔操作的加工被称之为深孔加工，由于孔的直径和深度都较普通孔类存在较大差异，所以其实际加工工艺也存在一定差别，并且深孔加工对于加工技术的要求相对更加严格。

1.1加工难度相对较大

通常情况下会在半封闭乃至全封闭环境下进行深孔加工的具体操作，所以导致对刀具切削过程以及刀具的具体走向无法进行直接的观察，造成了操作难度一定程度的增加。另外由于孔的半径和深度都相对较大，直接导致深孔钻孔过程中金属屑进行排出比较困难，在加工过程中堵塞现象更是时有发生，对加工进度以及质量造成严重的消极影响。因为深孔加工所采用的钻头通常情况下比较长，所以降低了刚度，极易发生偏孔或者是抖动的情况，另外对于孔表面的精度也无法进行有效保证。此外，散热问题也会对深孔加工造成一定程度影响，相对封闭的操作环境会因温度持续攀升造成钻头磨损加重。

1.2运动方式特征分析

在进行深孔加工操作的过程中，刀具和工件的具体运行和进给方式有较多选择，固定工件然后进行刀具旋转进行进给、工件旋转而刀具进给、工件旋转进给而刀具静止、刀具与工件按照完全相反的方向进行旋转进给等方式都包含其中。

1.3排屑方面特征分析

对于深孔操作加工过程的排屑方式来说可以主要分为两种：内排屑方式和外排屑方式。首先，内排屑方式，通过钻杆外壁和零件的孔洞将冷却液进行注入，然后利用切削位置对切削进行带出，再通过空心钻杆的孔洞对其进行排出；再者，外排屑方式，此种方式首先将冷却液注入空心钻杆内部，然后完成将切削由切削区域的带出，并最终利用钻杆外壁和零件孔洞将切削排出。通过对实践加工操作和两种排屑方式的综合考虑，在深孔加工过程中要首先对内排屑方式的应用进行考虑，因此种方式不会对孔壁造成二次摩擦，所以可对加工表面的质量水平进行有效保证，从而使得钻杆刚性得到有效提升。

2.机匣深孔机械加工难点分析

通常情况下通过两个定位销完成左右两半机匣的组合加工。机匣组合完成后定位销不能作为加工的基准存在，所以需要对工艺基准进行转换。精密螺栓的安装孔和气缸紧缺定位之间存在必然联系，更是与曲轴支靠面密切相关。其加工操作的难点主要是对机匣高精度尺寸的把控和深孔的具体加工。以下图1和表1分别对曲轴孔与凸轮轴孔精度、油孔尺寸进行了具体展现：

表1曲轴孔和凸轮轴孔精度以及油孔尺寸

通过对以上数据分析可以看出，传统镗工对曲轴孔和曲轮轴孔进行加工存在较大难度。对多个汽车发动机厂家进行相关调研得出，粗镗—半精镗—精镗的加工步骤是各企业加工普遍采用的工艺，而对于曲轴孔的加工操作来说，精镗后珩磨作为曲轴孔最终工序的方式被普遍应用。为了对各镗孔同轴度需求进行满足，多数公司会在粗镗采用双面镗削方式进行加工，精镗则对单面镗床进行采用。为了对镗杆过长以及刚性较差的弊端进行克服，通常情况下会在夹具上进行滚动导套的添加，来对工艺系统的刚性进行提升。为了对镗杆受力状况进行改变，使得镗杆振动情况降低，并对直线镗孔质量进行有效提高，多刀头、拉镗和错开镗孔的加工操作方式被绝大多数公司普遍采用，此外在镗孔中主动测量、刀具磨损自动补偿装置也被越发广泛的应用。另外有少数厂家对组合导向进行应用，就是镗杆在零件的实际加工操作中分别有中间导向、后导向、前导向作为支撑。绝大多数厂家采用无组合导向，精镗对一刀直接镗到位的方式进行应用，并对具有静压导向的专项镗刀杆进行采用。ZL105为该发动机左右机匣所采用的材料，在镗削之后无法进行珩磨操作，另外采用直接进行镗削到位的方式对于精度要求无法满足。

3.机匣深孔机械加工过程问题解决

通过对各种资料以及实际操作问题的具体考量，可以首先将两半机匣进行分开，然后利用球头铣刀对凸轮轴孔进行最大限度余量去除的粗加工操作。完成之后将两半机匣组合之后进行镗铰操作，首先采用Φ26镗刀进行半精加工，然后用Φ26.2镗刀完成第一节孔的加工，并对位置度的合格进行保证；最后将一节孔作为引导，通过Φ26.2专用整体刀柄铰镗刀上导条完成定位加工的最终尺寸确定。

3.1合适刀具的选择

镗铰进行加工之前，刀具的设计和制造是决定加工质量的关键环节。由于镗刀长度过大的特点，所以整体采用硬质合金制作会造成成本增加，可采取刀杆空心制作的方式对镗刀杆自重造成的影响进行降低。另外，为了使得冷却液冷却效果最大限度发挥，确保其可以真正喷到零件内部，可在镗刀结构上进行内冷装置的添加。有四个方向导条位于刀杆整体，对于刀刃及刀柄的应保证跳动小于刀杆全长的0.005.

3.2合理参数的选择

刀具设计完成之后对切削参数的合理选择也是至关重要的环节。零件材料包含Al-Si系合金和ZL105铸铝。淬火之后用水进行冷却，硬度为HBS70。如果选用的切削参数太低则会造成加工效率以及表面光洁度的降低；反之切削参数选用过高，操作过程极易发生打刀情况，会降低刀具的使用寿命，通过实践操作的不断摸索将相对合理的切削参数整理如下表2所示：

表2切削参数

4.结论

综合上诉所言，机匣深孔机械加工采用精粗镗分开切削的方式进行更加适宜。除了要对合适的刀具以及合理的切削参数进行选用之外，采用粗镗、精镗分开进行的方式对加工过程中切削操作引发的变形情况可进行有效避免。对粗加工孔的质量水平进行提高，对各孔的余量均匀最大限度保证，切削用量也应保持基本的一致；粗加工操作时在每次加工前对刀具进行跳动检查，从而使得刀具安装的准确定得到提高；另外为了对切削过程中的振动情况进行有效降低甚至消除，可将孔壁缺口或者交叉情况进行补齐的操作，从而保证镗开孔操作时受力的相对均匀平衡。简而言之想要对机匣深孔机械加工效率以及质量进行切实提升，切削参数和刀具的合理选择是关键环节，所以相关技术人员要继续对此项技术进行深入研究，从而对切削参数以及刀具使用进行更为严格的把控，最终完成机匣深孔机械加工工作效率以及工作质量的持续提升。

参考文献：

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