車床上鉆鏜深孔和小孔經驗技巧
2020-4-18 來源： 中車北京南口機械有限公司 作者：鄭文虎 張明杰
摘要：在車床上鉆鏜深孔是十分困難的工作，刀桿直徑小和剛度差，容易產生振動，而且因孔直徑小排屑和冷卻潤滑不好，鉆頭易折斷在孔中不易取出，往往成為生產中的難題。但只要掌握其要領或改善工裝，就一定能順利完成此類工件的加工。
所謂深孔，就是長徑比大于5 的孔。但在實際工作中，經常遇到長徑比大于100的超深孔。下面介紹幾條鉆鏜深孔和小孔的經驗，這是從幾十年為解決這類生產技術難題后的總結。從這些技術經驗中，可以看出“事在人為”和“辦法總比困難多”的精辟論斷，用此經驗已經無數次成功解決此類工件的加工。
1. 掌握技術要領可順利鉆好超深小直徑孔
圖1 機床主軸坯件
圖1所示的工件為機床主軸毛坯，需鉆削長徑比大于120的?6mm油孔。鉆削它的難度是孔徑小、長徑比大、鉆桿剛度極差。而且在鉆孔過程中，稍為不慎易將鉆頭折斷在孔中，不能取出，有時因導向不好把孔鉆偏。
（1）刃磨鉆頭和焊接加長鉆桿。刃磨鉆頭時，為了減小鉆削時的軸向切削力，應把鉆頭的橫刃寬度b修磨小，一般使b=（0.04～0.06）d0，d0為鉆頭直徑。在焊接加長鉆桿時，為了使鉆頭焊接固，除在焊口橫斷面進行焊接外，還應在鉆頭插入鉆桿的部位進行（磨一缺口）焊接。鉆桿長度大于孔深100mm，以便于裝夾在車床方刀臺上。鉆桿直徑比鉆頭直徑小0.15～0.2mm，但不能太小，以免導向不好把孔鉆偏。
（2）鉆孔。把工件用卡盤和中心架安裝在車床上，先用車床尾座和中心鉆在工件端面上鉆一個直徑略大于鉆孔直徑的孔使鉆頭定位孔，再用標準?6mm鉆頭鉆一個盡可能深的導向孔，然后把加長鉆頭用V形鐵和刀墊安裝在車床方刀臺上，鉆頭伸出長度的1/2孔深，以增加鉆桿剛度。采用大拖板走刀鉆孔，并在床鞍前面的大導軌上放置一塊控制每次進刀深度的方鐵塊，每次進刀深度約等于鉆頭直徑（注意寧小勿大），這時必須果斷退出鉆頭排屑與潤滑。千萬不要僥幸疏忽鉆深，以免因鉆頭容屑槽中切屑過多，造成摩擦力增大而扭斷鉆頭。每次快速進刀快到切削表面前（即床鞍碰到方鐵前2mm左右），改為手動，以免使鉆頭撞在切削表面上，使鉆頭折斷。當鉆到約1/2孔深后，把鉆桿伸出孔的全長，繼續把孔鉆完。鉆削時，一般工件材料的切削速度vc=15m/m i n左右，若是經過熱處理調質的材料，vc應低一些。進給量f=0.05～0.08mm/r左右。
2. 鉆好大深孔的關鍵
在車床上鉆大直徑的深孔，這類工件大多數是空心活塞桿、空心細長軸、機床主軸等。它們的孔徑為?30～?60mm，孔深達 1 000～2 500mm。使用麻花鉆頭鉆這些孔的風險是鉆頭易研傷、折斷、退刀脫落在孔中不易取出。還因排屑困難和多次退出排屑，不易冷卻潤滑。由于鉆頭直徑大、軸向切削力大，不利于用車床床鞍自動走刀進給。所以，一般沒有掌握操作技術的人員都望而卻步。但是只要按下面的操作技術要領去做，就能順利地把大深孔鉆出。
（1）鉆頭。采用標準麻花鉆頭，應把鉆頭的橫刃磨窄，寬度b=（0.04～0.06）d0，d0為鉆頭直徑。這樣會增大鉆心處前角和減小軸向切削力。但在刃磨鉆頭時，最好把鉆型磨成三尖七刃群鉆型，它的好處是鉆頭定心好、能分屑、切削力和軸向切削力小與散熱好，但擴孔鉆頭還是采用原來的鉆型。在鉆孔時，為了防鉆頭無容屑槽（即錐柄左面的圓柱部分）的那段圓柱，因此部分未淬火而同時也是45鋼，易與孔壁摩擦、研傷和把鉆頭研掉在孔中，不易取出。所以在鉆頭使用前，應把此段外圓磨小0.5～1.5m m。這樣就算有時在退刀排屑時把鉆頭掉在孔中，也很容易取出。
（2）鉆桿。鉆孔的深度為1000mm以上時，應制作兩根鉆桿。一根長度約為1/2孔深，另一根為孔的全長加上在車床方刀臺裝夾的長度，并將此部分銑扁而便于裝夾。鉆桿的直徑應比鉆頭的直徑小0.3～0.6mm。為了減小切屑碎末對鉆桿外圓表面的拉傷，應對鉆桿外圓表面進行滾壓加工，以提高其表面硬度和光滑程度。
（3）鉆孔。把工件安裝在卡盤和中心架中，先用車床尾座和大直徑中心鉆鉆一個大的定位孔，再用相同直徑的標準鉆頭鉆一個盡可能深的導向孔。然后把短的加長鉆桿安裝在車床方刀臺上，并使鉆桿軸心與工件軸線同軸，在鉆桿錐孔內裝緊已磨好的鉆頭后即可鉆孔。鉆孔時，在床鞍前面的大導軌上放一方鐵塊，以確定鉆孔深度鉆頭的位置
切削速度vc根據工件材料的性能來選擇，一般鋼材vc=15～20m/min，要是合金調質鋼，vc就應低一些。進給量f=0.2～0.35m m/r。每次自動進給長度約等于或小于鉆頭直徑后，就必須退出鉆頭進行排屑與潤滑（包括鉆桿外圓）。第二次快速進給移動大拖板到鐵塊前2m m左右，停止快速后改為自動進刀鉆削。重復上述操作鉆到終點。如孔還很深，換上長鉆桿，重新設置定位鐵塊位置，還按上面的操作方法，把孔鉆至要求。
（4） 擴 孔 。 對 孔 徑 為?40m m以下的深孔，可以一次走刀鉆出而不必擴孔。對孔徑為?45m m以上的深孔，最好先鉆一個?30～?35mm的孔，再用要求孔徑的鉆頭再擴孔一次，這樣可使車床床鞍走刀輕松。擴孔時，還用原來的鉆桿，鉆頭采用普通鉆頭的鉆型，每次走刀長度約為鉆頭直徑的1.5～2倍，進給量f=0.3～0.4mm/r。還是在床鞍前面的大導軌上放一鐵塊，以防止鉆頭撞到切削表面上而損壞鉆頭。同樣及時退出鉆頭排屑與潤滑。
（5）注意的問題。每次走刀鉆孔的深度一定要嚴格控制，切不可疏忽大意；每次進刀時，切記不要使鉆頭撞到切削表面上，以防鉆頭折斷；退刀排屑后，一定要把鉆桿上的碎屑清理干凈，并涂上潤滑油，以防研傷鉆桿；如果在退刀時鉆頭掉在孔中，這時把車床主軸掛在空檔位置上，用手搬轉卡盤和同時向前搖動大拖板手輪，使鉆柄的扁頭對正鉆桿的扁槽中，向前撞緊鉆頭，再開車退出。
（6） 用 扁 鉆 鉆 純 銅 小 孔可防止鉆頭折斷。純銅也即人們常說的紫銅，由于它的硬度很 低 （ 3 5 H B W ） 、 塑 性 很 高（δ=50%），切削時塑性變形大，其切削加工性也很差。鉆如圖2所示的?0.5mm噴嘴小孔時，由于變形大的切屑堵塞在麻花鉆頭容屑槽中，不易排出，極易造成鉆頭折斷在孔中，很難將孔鉆成。
圖2 純銅噴嘴
為了防止鉆頭折斷在孔中，可自制如圖3所示的扁鉆。由于它的韌性很好，因此鉆頭不會折斷，就能放心地把孔鉆出。
圖3 小扁鉆頭
此?0.5mm扁鉆，是用?0.4～0.45mm的鋼絲做成。現將一段長約40mm的鋼絲，用手錘把前部砸扁，刃磨出120°的鋒角，后角α0=6°～8°，副后角α′0≈4°左右。在這之前磨出對稱的前刀面，并使前薄后厚，以增強剛度和強度。鉆?0.5m m小孔時，先用中心鉆在工件端面鉆一個定位坑，把扁鉆夾在鉆夾頭中 ， 用 n ＞ 1200r/min的轉速鉆孔，每次進刀鉆深0.5mm左右，就退刀排屑與潤滑，就可在很短的時間把孔鉆透，不必擔心鉆頭折斷的問題。
3. 用刀桿支承套在車床上鏜削臺階深孔
在車床上車削長徑比大于5的深孔，由于懸臂刀桿剛度差，車削時振動嚴重，已加工表面振紋大，切削時切削用量小，加工效率低，成為車削的一大難題。為此就采用了如圖4所示的工裝，增大了刀桿的剛度，就可一次走刀車好工件中間的長臺階孔，車削了幾百件，質量均符合圖樣Ra=3.2μm的要求，加工效率是懸臂刀桿車削的幾十倍。
圖4 車削臺階深孔
1.前支承套 2.工件 3.壓刀螺釘 4.后支承套 5.方刀臺壓刀螺釘 6.刀頭 7.刀桿
此工件為較大鑄造殼體，材料為1C r18N i9，兩端為圓盤形法蘭，中間一側為長槽開口。車削時，先用三爪自定心卡盤撐夾住工件左端和用孔堵及中心孔支承工件右端，車好兩端法蘭盤外圓。
然后用三爪自定心卡盤夾住工件左端法蘭外圓，工件右端用中心架支承，分別車好兩頭端面和兩端短內孔。這樣一批工件車好后，專門安排一工序用專用刀桿和支承套車削中間長臺階孔。在車削中間長臺階孔前 ，先在兩端短孔中各配作一個鑄鐵套，內孔與刀桿外圓滑動配合，制作一根左端直徑d=55mm，右部直徑為60mm的長刀桿，在右端頭部銑扁，便于安裝在車床方刀臺上，中間鉆橫孔安裝刀頭和壓刀螺釘。
車削中間長孔時 ， 先將工件左端支承套裝入工件孔中，再將工件安裝在車床卡盤和中心架中，在刀桿右部套裝上右支撐套，并調整刀頭伸出長度h=（D－d ）/2。然后將刀桿連同右支承套插入工件孔和左支承套中，用刀墊調整刀桿高低并固定在方刀臺上，使刀桿在兩支承套中自如滑動，即可開動車床使工件旋轉，開始自動走刀車削，直到工件孔深度為止。最后用床鞍向右移動，從工件孔中退出刀桿和右支承套，卸下工件和左支承套，完成整個工件的車削。
車削第二件時，只需在工件孔中裝上左支承套，安裝工件，插入刀桿和右支承套后，即可開始走刀車削。此方法的特點是 ， 由于刀桿兩端用套支承，大大提高了刀桿的剛度，切削深度最大時達到13mm，刀桿在切削時也無振動，不僅保證了工件表面粗糙度值，同時也使孔的相互位置提高，其車削效率比傳統方法提高了幾十倍。
4. 結語
上述幾例都是典型深孔的加工經驗，各有其技術特點。只要充分認識和掌握操作相關技術，就會使難而不難，完成各自的順利加工。
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