摘要：本文通過對16V280ZJ柴油機凸輪軸的材料及加工性能進行分析，對加工方式、刀具及加工參數進行優化，解決了20Cr材料深孔加工的難題。
16V280ZJ柴油機凸輪軸深孔加工一直是某公司的加工難點，原加工工藝方式是通過麻花鉆啄鉆方法加工，工件是通過兩次裝夾，從兩頭兩次鉆削加工，把孔加工完畢，此加工工藝方法不但加工效率低，而且孔的表面質量及兩端孔的同軸度不好，凸輪軸深孔在中間交接的地方一般錯開2～5mm。凸輪軸生產線上有兩臺深孔鉆床，為什么以前不用專門
的深孔加工設備加工？主要原因是16V280ZJ柴油機凸輪軸的材料是20Cr，材料軟、不易斷屑，經過二十多年的研究和摸索，也沒有真正解決20Cr的加工難題。
2007年，凸輪軸生產線上采購了一臺T2120深孔加工設備來加工GE凸輪軸和280系列凸輪軸，當時設備廠家花費了九牛二虎之力也沒有解決280凸輪軸深孔鉆的難題，此設備也因此中斷了最終驗收。
配件一車間凸輪軸生產線上一共有三臺設備來加工凸輪軸的深孔，一臺是臥式車床改造的是麻花鉆鉆削設備；一臺是車床改造的噴吸鉆深孔加工設備；一臺是專用的T2120、BTA鉆削方法16V280ZJ柴油機凸輪軸深孔加工的深孔加工設備。其中車床改造的麻花鉆深孔加工設備狀態十分差，跑、冒、滴、漏嚴重，設備一直處于超齡服役狀態。為了提高280凸輪軸深孔加工效率、質量，淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設備，對凸輪軸深孔加工工藝進行研究攻關。
1. 加工方式的確定
凸輪軸生產線上兩臺專用的深孔加工設備，一臺是用來加工240系列凸輪軸的噴吸鉆，一臺是用來加工GE凸輪軸的BTA鉆，要淘汰超齡服役車床改造的麻花鉆深孔加工設備， 280系列凸輪軸只能在噴吸鉆或BTA鉆上加工。由于噴吸鉆是自己改造的，主軸功率、轉速，切削液的壓力和流量難以滿足20Cr材料的深孔加工，更為關鍵的是噴吸鉆的鉆桿
是采用雙桿形式，其中用來排屑的內桿直徑比BTA鉆的單桿直徑要小許多，斷屑的難度就更大。經過對兩臺設備的相關參數進行比較，最后確定在BTA鉆上進行加工280系列凸輪軸。
2. 加工參數的確定
刀具采用可轉位單桿B TA鉆，這樣不但可以提高試驗的靈活性，也可以降低刀具的使用成本。經過多次工藝試驗，最終確定刀片為斷屑槽稍大的C形槽，后角為11°，中心刀片的后角為17°左右，主軸轉速n=98r/min，進給速度f=30mm/min，開啟一只液壓泵，在這種情況下，斷屑效果最好。正常加工采用開啟一只液壓泵，在鉆桿堵塞時，手動把切屑去除后，在刀具切削之前，開啟兩只液壓泵，或間斷的開啟一只、兩只液壓泵，把堵塞在鉆桿里的切屑沖刷出來。圖1所示是優化參數后，加工所得的切屑，圖2所示是優化參數前所得的切屑。由圖1、圖2可知，優化參數后的斷屑效果是可以滿足20Cr加工要求的，優化參數前的切屑是根本不能滿足BTA內排屑要求的。
圖1 優化參數后的切屑
圖2 優化參數前的切屑
3. 效果比較
采用BTA鉆鉆削加工的深孔表面質量遠遠比采用麻花鉆加工的深孔要好，如圖3、圖4 所示，BTA鉆加工的深孔表面粗糙度值基本上在3.2μm左右，而麻花鉆加工的深孔表面粗糙度值很難達到Ra=25μm，因為麻花鉆采用啄鉆的方式進行排屑，且切屑較長，在一次又一次的排屑過程中，切屑會拉傷孔內壁。BTA鉆削加工是采用一次裝夾，鉆通加工，孔的直線度相比以前兩次裝夾、兩端加工鉆通的工藝要提高許多，孔不存在交錯的情況。凸輪軸深孔是為凸輪軸軸瓦提供潤滑油的，其表面如果不光滑則清洗非常困難，清潔就很難達到要求。
以前采用麻花鉆加工16V280ZJ柴油凸輪軸需要兩次裝夾，鉆削一節右4凸輪軸的加工時間就要90min左右，而現在運用BTA鉆削加工，加工一節右4凸輪軸需要28min左右，加工效率大大提高。
圖3 BTA鉆削的深孔
圖4 麻花鉆鉆削的深孔
4. 結語
目前配件一車間已應用BTA鉆削加工280系列凸輪軸60多節，加工效果達到了項目預期的目標，但還有提高的空間。由圖1可知，現在BTA加工所得的切屑滿足BTA鉆內排屑的要求，但其顏色是20Cr本體的顏色，不是紫色或褐色，這是因為20Cr材料太軟，280系列凸輪軸在滲碳后，心部的硬度在120HBW左右。如能從熱處理方面著手，提高凸輪軸基體材料，或滲碳后心部的硬度在200HBW左右，則其斷屑的效果更好，而且可以通過提高切削速度和進給速度來提高加工效率。
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
