摘要：大長徑比深孔零件的加工，易于發(fā)生鉆削引偏、鉆頭因排屑困難而易折斷等問題，難于保證產(chǎn)品質(zhì)量，更嚴重的是易于造成零件各深孔間鉆穿而報廢。本文結(jié)合選擋閥的結(jié)構(gòu)，分析加工工藝，設(shè)計深孔加長鉆刀具，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時，提高產(chǎn)品的加工效率。
 
　　選擋閥是液力變速器控制系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件之一，該零件主要實現(xiàn)液力變速器的換擋控制，零件的加工制造水平直接關(guān)系到液力變速器各擋位換擋的可靠性和平順性。選擋閥的工藝制造涉及大長徑比的深孔加工，鉆孔過程中易產(chǎn)生跑偏、粘附現(xiàn)象，加工過程易產(chǎn)生鉆頭折斷，排屑困難，導致零件報廢。
 
　　本文通過設(shè)計一種加長深孔鉆頭，可滿足選擋閥等類似產(chǎn)品的大長徑比深孔加工要求，該深孔鉆具有定心準確、剛性好、強度高且易于排屑等特點。
 
1.選擋閥大長徑比深孔的工藝分析         
                                                              
　　（1）選擋閥的結(jié)構(gòu)分析。選擋閥的結(jié)構(gòu)如圖1所示，該零件屬細長桿類零件，在桿件的各段設(shè)計有圓弧狀油槽，同時設(shè)計大長徑比深孔與油槽接通，通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)液力變速器的各擋位換擋。選擋閥在加工過程中因受切削力和應力的影響，易產(chǎn)生變形。
 
　　選擋閥的生產(chǎn)類型為小批量生產(chǎn)，深孔設(shè)計間距較小，孔間壁厚僅為4.45mm，深孔直徑為φ7.6mm和φ9.5mm，長度分別為275mm、252mm，長徑比達到36﹕1，零件加工時易于鉆穿而報廢。該零件選材為碳鋼，需進行熱處理，以提高零件的切削性能。
 
　?。?）選擋閥深孔加工的工藝分析。選擋閥的深孔加工屬大長徑比深孔零件加工，加工過程中孔易于引偏，且易發(fā)生因排屑不暢而使鉆頭折斷，孔間距較小，必須保證深孔加工的垂直度要求，否則兩深孔易于鉆穿而報廢。因零件屬細長桿件，為避免零件因裝夾變形，圓弧狀油槽的加工工序安排在深孔加工工序以后，并對深孔進行合金澆注，以增加零件的剛性。
 
　　大長徑比深孔多采用槍鉆加工，但槍鉆常適用于批量生產(chǎn)，且需加工設(shè)備具有高壓冷卻系統(tǒng)。針對選擋閥的小批量生產(chǎn)類型，采用設(shè)計的專用加長深孔鉆進行深孔加工，設(shè)備可選用搖臂鉆床或臥式鏜床，鑒于臥式鏜床定位、裝夾精度高且便于選擋閥排屑的特點，本例選用臥式鏜床加工選擋閥的兩個深孔φ7.6mm和φ9.5mm（見圖2），以φD（外徑）作為定位基準，并用V形定位塊定位，把零件安裝在臥式鏜床的工作平臺上，具體工藝安排如下：①備料45鋼φ42mm×410mm，正火硬度180～210HBW，并粗、精車外形尺寸至要求。②用V形定位塊定位，校正選擋閥，安裝時必須保證零件與工作臺面的平行度要求，并用壓板壓緊零件，使其牢固，以保證所加工深孔的位置尺寸和直線度要求，防止零件鉆穿。③找準選擋閥φ7.6mm和φ9.5mm的位置，保證尺寸（7.5±0.03）mm和（5.5±0.03）mm的要求，用中心鉆定位；按照分級鉆孔的原則，先用較短鉆頭鉆出一定深度的預孔，再更換加長深孔鉆頭進行加工。
 
　　使用專用加長深孔鉆頭鉆孔φ7.6mm和φ9.5mm至尺寸要求，加工時合理選擇切削用量，針對選擋閥的碳鋼材料，盡量選取較低的切削鉆速n及較小的進給量f，這樣既可以減少鉆頭磨損，避免鉆頭的折斷，又利于鉆削狀態(tài)，鉆削過程中注意保持排屑暢通，一般鉆孔3～5mm排屑一次，如出現(xiàn)異常情況應及時退刀排屑，以免鉆頭燒死或折斷。
 
　?。?）選擋閥深孔加工的工藝方法。定位裝夾好零件后以零件軸線與右端面的交點為對刀零點進行加工，選擋閥的深孔加工工序如圖2所示，具體加工工藝方法如下：①選用中心鉆A2.00/4.25鉆孔φ9.5mm的定位孔。②用標準麻花鉆加工孔φ13mm至深54mm，更換加長深孔鉆加工φ9.5mm至尺寸252mm。③擴、鉸孔φ14.3 mm至尺寸10mm 。④選用中心鉆A2.00/4.25鉆孔φ6.7mm的定位孔。⑤用標準麻花鉆加工φ7.6mm，深約80mm。⑥更換加長深孔鉆加工φ7.6mm至尺寸275mm，加工過程中必須保證鉆頭排屑暢通，每鉆孔3～5mm排屑一次，加工過程要及時修整鉆頭的切削刃，修磨時保證其對稱并使切削刃鋒利。⑦修清全部加工毛刺。
 
2.選擋閥大長徑比深孔加工的刀具設(shè)計
 
　　大長徑比深孔加長鉆的刀具設(shè)計必須滿足一定的剛性、耐磨性和排屑要求，選擋閥加長深孔鉆
 
　?、偌娱L深孔鉆的設(shè)計要具有一定的剛性要求，避免加工過程的引偏現(xiàn)象發(fā)生，鉆頭螺旋刃與柄部的跳動量不大于0.15mm，設(shè)計時加長深孔鉆的錐度必須控制在（0.03～0.07）﹕100。②加長深孔鉆的設(shè)計必須具有一定的硬度，滿足深孔鉆削時的耐磨要求，加長深孔鉆的工作部分材料選用高速鋼W18Cr4V，其刃口部分的設(shè)計硬度為63～66HRC，柄部選用材料為45鋼，其柄部的硬度設(shè)計為40～48HRC，工作部分與柄部在L1處焊接而成（可設(shè)計為一體式結(jié)構(gòu)）。③加長深孔鉆的螺旋刃口必須具有較好的排屑能力，刃口槽形設(shè)計為拋物線螺旋式鉆頭，該設(shè)計具有排屑空間較大的優(yōu)勢，在深孔鉆削過程中易于排屑，避免鉆頭的磨損和折斷。
 
　　本例中選擋閥加長深孔鉆φ7.6mm的鉆頭總長L設(shè)計為315mm，拋物線螺旋式刃口長度L2設(shè)計為210mm；加長深孔鉆φ9.5mm的鉆頭總長L設(shè)計為295mm，拋物線螺旋式刃口長度L2設(shè)計為200mm。
 
加長深孔鉆在使用過程中要注意一下幾個方面：
 
　?。?）保持鉆頭柄部外圓和螺旋刃光滑，當出現(xiàn)毛刺或積屑瘤時要及時修光，以避免加長深孔鉆柄部與已加工的孔內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦燒死，導致鉆頭無法取出或折斷而造成工件的報廢。
 
　　（2）保持鉆頭的安裝精度，加長深孔鉆的柄部為直柄，采用彈簧卡頭夾持，安裝后需對其柄部的旋轉(zhuǎn)徑向圓跳動進行檢測，如跳動大于0.15mm時，則需要更換鉆頭或進行校正，使其達到要求后方可使用。
 
　?。?）鉆削過程中，如孔內(nèi)底部殘留切屑過多，鉆頭無法進行切削時，可用潤滑脂抹在加工深孔鉆的前部，試將鉆頭慢速旋轉(zhuǎn)至底部，用手操作手柄慢慢地將殘留的細切屑帶出。
 
　?。?）鉆頭要時常修磨，保持鉆頭鋒利，避免鉆頭因磨損過快而折斷。
 
　?。?）充分冷卻潤滑，鉆削過程中采用油冷的方式對鉆頭進行必要的冷卻，針對不銹鋼材料的加工，還可將切削液直接注入孔中使之浸透，以加速對工件和鉆頭的冷卻，避免積屑瘤的產(chǎn)生，從而提高加長深孔鉆的使用壽命。
 
3.選擋閥深孔加工的參數(shù)選定
 
　　使用深孔加工鉆加工選擋閥的兩孔φ7.6mm和φ9.5mm時，因其長徑比大，如排屑不暢則易使鉆頭折斷，除在刀具制造時采用拋物線螺旋式刃口設(shè)計外，鉆頭的修磨也極其重要，其切削刃磨削必須對稱、鋒利，修磨形狀如圖4所示，其鉆頭修分屑槽，以利于斷屑。
 
　　加長深孔鉆的兩切削刃需對稱磨修，兩刃夾角在120°左右，鉆頭后角不能過大，避免過大容易引起扎刀現(xiàn)象，修磨橫刃時刃寬b=0.40mm，鉆頭修磨的其余幾何角度和參數(shù)可按L=0.32D，1/2L＞L1＞1/3L，R=0.2D，h=0.04D選定，為保證在加工大長徑比深孔過程中的排屑暢通，須時刻觀察切削狀態(tài)，一般鉆孔深度3～5mm排屑一次。加工深孔φ7.6mm時，切削鉆速n設(shè)定在280r/min左右，手動進給，進給量f=0.09mm/r；加工深孔φ9.5mm時，切削鉆速n設(shè)定在330r/min左右，手動進給，進給量f=0.1mm/r。
 
4.結(jié)語
 
　　實踐證明，在實際的生產(chǎn)過程中，合理的加工工藝方法和刀具設(shè)計是不同材質(zhì)零件大長徑比深孔加工質(zhì)量的保證，也是提高生產(chǎn)效率的關(guān)鍵。在制定零件的加工工藝、設(shè)計刀具及選用設(shè)備時，必須結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、加工精度和生產(chǎn)類型認真分析研究，合理安排工序進行加工，保證產(chǎn)品的質(zhì)量滿足設(shè)計要求。深孔加工鉆針對難于加工的不銹鋼等硬度高、強度大且耐磨的材料也具有很好的應用價值。