鏜工技師論文

國家職業(yè)資格（二）級論文

職業(yè)（工種）：鏜工

題目：精密鏜孔機的現場鏜鉸孔

單位：姓名：身份證號碼：等級：二級日期：

精密鏜孔機的現場鏜鉸孔

（）

關鍵詞：鏜孔機、裝夾方式、加工方法、刀具材料、刀具幾

何參數。

內容摘要

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，船東對船舶產品的質量要求越來越高。原有的手工鉸孔的方法已不能滿足實際情況的需要，利用鏜孔機現場配鉸鉸制孔的新方法應運而生。利用鏜孔機加工出來的化學品船舶軸系、舵系、輪機部分的鉸制孔的質量遠遠優(yōu)于手工鉸孔的質量，且鏜孔機還能提高加工效率、縮短生產周期。

正文

隨著船舶行業(yè)的發(fā)展，公司承接的不銹鋼特種船舶越來越多，而船東對船舶產品的質量要求越來越高。原有的手工鉸孔方法已不能滿足現代船舶產品生產的需要，尋求新的加工方法成了急待解決的問題。筆者憑著豐富的操作經驗，解決了操作空間狹小、施工環(huán)境惡劣、主軸太長等困難，通過選擇合理的刀具的材料，合理的改進刀具結構，利用精密鏜孔機成功的完成中間軸鉸制孔的現場鏜鉸工作。下邊，我從裝夾方式、加工方法、刀具材料、機器的應用等多方面綜合闡述鏜孔機現場配鉸鉸制孔的方法：

一、裝夾方式：

最初，因沒用經驗，為方便操作和固定鏜孔機，我采用了搭設固定式支架的方法，這種方法雖然穩(wěn)定，但效率太低，每加工一個孔就需移動一次工裝，十分費時，且在校調過程中調整起來非常不便。通過心細的觀察和現場綜合分析，我對鏜孔機的固定工裝進行了改進：我將機座板上的螺栓連接孔做成腰形孔，便于鏜孔機的調節(jié)，同時用三顆螺釘做主支承再加上兩顆螺釘輔助支承，通過調節(jié)螺釘上的螺母來實現鏜孔機想要的理想高度和水平，調節(jié)合適后，將三顆主支承螺釘上的螺母夾緊后，鏜孔機的位置也相應固定，起到定心的作用。

二、加工方法：

針對手工配鉸中出現的問題，我分析后發(fā)現，引起手工配鉸失敗的原因有：

1.主機孔與鉸孔套錯位。2.鉸孔套與機座孔錯位。

3.主機孔與機座孔底孔引偏，相對于配合表面傾斜。4.現場空間狹小，管道縱橫交錯，影響施工。

針對以上情況，我采用了假銷定心的辦法來確定主機孔與機座孔德偏移方向，同時測取偏移數據，為了保證孔徑的基本尺寸，我首先將主機孔與機座孔粗鏜一刀，然后觀察孔的圓度及缺陷，如有缺陷，我將通過機床座板上的螺栓來對鏜孔機的位置進行精調，夾緊鏜孔機，進行孔的半精鏜加工，最后用浮動鏜刀精鏜直至達到理想尺寸。

三、刀具材料的選擇。

硬質合金類刀具具有硬度高，耐磨性能好的特點，但其韌性較差，刀具在聯軸節(jié)向中間軸過渡的過程中，因硬度變化容易出現沖擊載荷，引起主軸震動，出現打刀的情況，造成刀尖磨損，加工出來的孔呈錐度。相對于硬質合金來說，高速鋼具的韌性較好，但其硬度不高，耐磨性差，加工過程中易磨損。為了避免打刀的情況發(fā)生，同時我們還可以通過選擇合理的刀具角度，增加冷卻液等措施來降低刀具的磨損速度，達到加工要求。故在中間軸的鏜鉸孔的過程中，我選用了高速鋼類刀具。

四、刀具幾何參數的選擇。

1.前角的選擇：高速鋼類刀具的抗彎強度較高，為使切削輕快，應采用較大的前角，但前角增大，又降低了刀具的強度，使刀具抗震動、抗沖擊能力下降。據以往的經驗和實踐，將前角磨成13°~15°之間，即利于刀具的切削又使刀具抗震耐用。同時為保證刀具有足夠的耐磨性，在刃口位置加工成負倒棱以增加其強度，使刀具具有一定的抗震動、抗沖擊的能力。

2.后角的選擇：為了保證刃口的強度，應取較小的后角，而后角變小，將影響加工表面的粗糙度。綜合分析考慮，將后角定在9°~10°為宜。

3.刃傾角的選擇：粗加工時，為保證刀具的強度，增加刀具的抗震動、抗沖擊的能力，我將刀具刃傾角磨成+5°，精加工時，為了控制鐵屑的流向，避免鐵屑劃傷已加工表面，刃傾角一般控制在-4°左右。

4.主偏角的選擇：為改善刀具的散熱條件和強度，應采用較小的主偏角，但主偏角變小，又使得刀具徑向切削力增大，引起刀桿震動，綜合考慮，我將主偏角定在45°左右，同時為了進一步減低徑向切削力的影響，我根據浮動鏜刀的原理，把刀具磨制出對稱分布的雙刃口，使刀具在加工過程中徑向受力平衡，避免了工件對刀具的反作用力引起主軸震動的情況。

5.刀尖圓弧半徑的確定：較大的圓弧半徑可使加工表面的粗糙度提高，但同時也使得徑向切削力增大，引起震動，反而降低了工件表面粗糙度，雙刃鏜刀的使用有效的降低了徑向切削力，為了獲得較高的表面粗糙度，刀尖圓弧半徑可適當增大，r≈1。6.斷屑方法：通過以上的分析，我磨制的前角較大，不利于斷屑，為防止帶狀切屑纏繞工件或刀具，劃傷工件表面，同時也排除這個安全隱患，采取斷屑措施是必要的。常用的斷屑形式有：在刀具上磨出斷屑槽或斷屑臺，改變刀具的幾何角度，調整切削用量，在刀具上裝斷屑塊等。從常用的斷屑方法看，調整切削用量在這里不能實現，刀具的幾何角度也由提高刀具的耐用的和降低振動等因素確定，不宜再行調整。最經濟合理的莫過于再刀具上開出斷屑槽，為方便刀具磨制，我一般將斷屑槽磨成“C”形，寬度由吃刀深度和走刀量確定，這里根據所選用的切削參數將寬度定為3mm，深約1mm。

五、鏜孔機的技改。

鏜孔機的主軸前端與尾端分別采用的是一個銅套支承，在鏜削過程中，使主軸振動不斷加大，通過觀察分析，原因如下：

1.主軸前尾端支承銅套磨損嚴重，導致主軸與支承銅套之間的間隙加大。

2.鏜孔機尾端支承銅套太短，導致主軸與銅套的支承面太小。因此，我將鏜孔機主軸尾端的支承銅套做成開口式帶錐度的加長型銅套，從而加大主軸與銅套支承面，使開口錐度長銅套更合理的調節(jié)了主軸與銅套之間的松緊間隙。從而有效的降低了主軸的振動。六、加工效果。

與手工鉸制相比，采用鏜孔機加工出來的鉸制孔各項參數指標皆優(yōu)于手工鉸制的孔，獲得的船東的好評。同時，采用鏜孔機加工鉸制孔的效率遠遠高于手工鉸制，平均每孔節(jié)約時間在4~6小時左右。

結語

鏜孔機現場配鉸在船舶產品上的成功使用，是加工方法的一大進步，這和日常的積累是分不開的，只要大家在日常的工作中多留心，多觀察，多總結，定能想好的方法，達到理想的效果。

擴展閱讀：鏜床技師論文

普通鏜床加工265柴油機凸輪軸齒輪

深孔工藝方法研究

普通鏜床加工265柴油機凸輪軸齒輪深孔工藝方法研究

【摘要】：當前深孔加工鏜削應用越來越廣泛，而我廠帶有小直徑深孔的產品數

目和種類也越來越多，高精度小直徑深孔是困擾很多企業(yè)普通鏜床加工系統(tǒng)的難題，也是工藝人員和操作者的一塊“心病”，對如何保證深孔加工精度是制定深孔加工工藝是我們急需解決的現實問題。本文以我廠一樣典型高精度小直徑深孔加工產品265柴油機凸輪軸齒輪深孔工藝方法為例，論述在鏜床上加工高精度小直徑深孔的方法，其方法有加工精度高、加工時間短、加工時間短、鉆頭壽命高、排屑好的特點，在加工高精度小直徑深孔方面有一定的推廣價值。

【關鍵詞】：鏜床小直徑深孔工藝方案

0.前言

一般孔的深度與孔的直徑之比為L/D>5就算深孔，深孔加工要比一般孔的加工困難和復雜很多，因為孔的深度增大以后，刀桿較長，刀具剛性變差，容易引起震動和鉆偏空，還容易把孔鉆偏；其次是刀刃在工件深處進行切削，冷卻液不易注入切削區(qū)，散熱條件差，使刀具很快磨損；加上切削難于排出，容易堵塞而無法連續(xù)加工；再有對加工件材質的均勻性也要求很高，如果過硬、過粘、里面含有雜質，都影響孔的加工。因此為了保證精度和提高效率，根據這些工藝特點如何合理的選擇深孔加工方法，并解決刀具引導、切削排出和鉆頭冷卻潤滑等是我所要解決的問題。

1.工藝方案

鏜床加工深孔的工藝方法有很多，常用的有鉆孔、擴孔、鏜孔、鉸孔等，在實際的加工中，這些加工方法有著各自的工藝特點。

1.1鉆孔

由于鉆削多用于粗加工內孔，加工過程中主要存在以下缺陷:

一、因鉆頭頂部橫刃影響定心不準，且鉆削時抗力大，故鉆孔時鉆頭容易受力不均導致鉆孔偏。

二、因鉆頭的剛性和導向作用較差，尤其是細長孔加工時。鉆頭容易彎曲，故加工后的深孔軸線偏移直線度較差。

三、因操作者在磨削鉆頭過程中，兩切削刃不一定等高，切削時所受切削力不等，會導致鉆孔后孔徑擴大。

四、鉆頭鉆孔，孔的表面光潔度較差，一般只能達到Ra25左右，1.2擴孔

擴孔一般是用鏜刀或對已鉆出的孔進一步擴大加工，而細長孔多采用擴孔進行孔的半精加工，因擴孔鉆一般有3--4個以上的刀齒，所以剛性相對好一些，并且有一定的導向作用，在某種程度上能矯正鉆孔時的軸線誤差，又因為切削少，排屑相對順利，不易刮傷已加工表面，相對于用鉆頭鉆的孔，精度有很大提高，一般情況下，表面粗糙度可達Ra12.5--Ra6.3左右，所以經常用來做半精加工。1.3鉸孔

鉸孔是在擴孔后對進行的一種精加工方法，粗糙度可達Ra3.2以上，鉸孔的精度和表面粗糙度并不取決于機床的精度，而取決于鉸刀的精度，取決于鉸刀的安裝方式、加工余量、切削用量和切削液的選用等。由于鉸削余量小，加工深孔時刀桿與鉸刀常為浮動連接，所以不能矯正原孔的軸線偏差和直線度，孔與其他表面的位置精度不能用鉸刀鉸孔的方式來保證。

1.4鏜孔

鏜孔也是鏜床常用的加工方法之一，相對于以上幾種加工方法，它能獲得很高的定心精度和直線度，但在細長孔的加工中由于受到加工件的孔徑和孔深的限制，鏜刀桿的直徑和長度保證不了鏜桿的剛性，從而不能獲得理想的尺寸精度和表面粗糙度。

圖1-1265柴油機凸輪軸齒輪零件圖

鉸刀鉸孔的相對位置精度為不可控變量，因而在加工有嚴格位置要求高精度小直徑深孔時，不可以使用。只要解決鏜刀桿和鏜刀對加工精度的影響，可以使用先鉆后鏜的方法。為確保在鏜床上加工出符合圖紙要求的265柴油機凸輪軸齒輪的中心孔設定工藝方案如下：

一、在鏜床上利用“V”型鐵裝卡265柴油機凸輪軸齒輪并找正。二、預鉆Φ50mm的中心孔，預鉆孔為Φ45mm。三、用鏜刀鏜出Φ50mm的中心孔并倒角。

2.工藝步驟

2.1裝卡找正

在鏜床上裝卡265柴油機凸輪軸齒輪，如圖一所示。從圖中可以看出此零件屬于臺階軸，裝卡后要想保證齒輪兩端軸的同軸度是比較困難的。為確保位置度公差，裝卡工件方便、省時，可以利用兩個等高“V”型鐵架在齒輪兩端相等直徑的圓柱上，如圖二所示。

1、“V”型鐵2、軸齒輪3、“V”型鐵圖2-1265柴油機凸輪軸齒輪裝卡圖

具體方法是先將兩個“V”型鐵的“V”型面用百分表找正并保證在同一軸線內，保證直線度在000.2mm之間找正后將“V”型鐵夾緊在床面上，然后將工件放在“V”型鐵上夾緊，夾緊后用百分表將一端圓柱的中心找正，并保證在000.2mm之間，這樣就完成了裝卡。找正利用這種方法裝卡，只需花費一次的找正時間，就可以保證剩余工件安裝到“V”型鐵上以后，不用再找正就可以保證位置度，這樣就節(jié)省了以后工件的找正時間，提高了工作效率。2.2預鉆Φ45mm

在鏜床上加工265柴油機凸輪軸齒輪軸齒輪中心孔，孔的尺寸為Φ50mm、深320mm。

該中心孔作為后續(xù)精加工軸部，磨削齒形的基準孔，對工件中心的同軸度，應控制在00.5mm之內，否則易造成偏心。磨削余量不足而出現廢品。因此為了保證精度和提高效率，根據高精度小直徑深孔工藝特點。鉆削時可以采用分級進給法。既在鉆削過程中，使鉆頭加工一定深度后就退出工件，借以排出鐵屑并進行冷卻潤滑，然后重新進行之前的加工。在鉆削大直徑孔時，可采用群鉆進行鉆削。群鉆是適應加工不同加工材料的鉆孔刀具。鉆尖上磨有兩個月牙形分屑槽，主切削刃分成直線和圓弧兩部分，形成三尖七刃和雙重頂角的麻花鉆。它具有斷屑、分屑的作用，同時由于切削刃磨成月牙后，可是槽刃處切削刃前角加大，從而減少了切削變形，因此在加工深孔時采用群鉆鉆削工藝性能會更好。大直徑深孔的鉆削，一般是在深孔鉆鏜床上加工。它可以鉆、鉸及套料加工。通常大直徑深孔采用內排屑或外排屑深孔鉆進行鉆削，切削刃數目分為單刃、雙刃和多刃，刀體上鑲有不同數目的導向支撐塊，在加工過程中起導向支撐作用，還可以保證孔的直線性。

因為鉆頭鉆削的缺陷，如果直接用鉆頭鉆削加工265柴油機凸輪軸齒輪軸齒輪中心孔，會對以后精加工的位置精度產生一定的影響。該工件材質是20CrNiMo鋼，此鋼的淬透性能與20CrNi鋼相似，Ni含量為20CrNi鋼的一半，但由于少量的Mo元素和提高Mn含量導致此鋼的淬透性能仍然很好，強度也比20CrNi鋼高。20CrNiMo鋼因鉬除了有很好的綜合性能耐一定高溫，由于制造汽輪機的齒輪整轉子的內燃機連桿氣門截面鍛件等及此工件來料時沒有預鉆孔，所以根據工件的材料性能及來料情況和加工特點，進行加工。

圖2-2鉆頭基本參數

根據265柴油機凸輪軸齒輪鉆頭，鉆頭必須具備以下的特性

一、增大鉆頭頂角，當鉆頭直徑和進給量一定時，增大頂角則切削變窄，單位切削刃上的負荷減輕，同時鉆頭外圓處的刃尖角減小，減小了刀尖角磨損速度，同時有利于散熱，耐用度也得到提高。頂角影響切屑的流出方向，頂角較大，切屑卷曲成螺旋的程度減小，且比較平直，容易排除，即提高了排屑性能。通過分析試驗，頂角的取值范圍為135--140時鉆削效果最好。

二、增大鉆頭鉆心厚度。鉆削加工20CrNiMo材料時，鉆頭承受很大扭矩和軸向抗力。鉆心厚度太小，則鉆頭厚度低，鉆頭易發(fā)生折斷，因此需增大鉆心厚度，以提高鉆頭強度。鉆心厚度一般取K=（0.450.32）D。其中K為鉆心厚度，D為鉆頭直徑。

三、增大鉆頭外緣處后角，它會影響鉆心處切削刃的削角。鉆頭切削刃各點上的后角也是不等的。愈接近中心，其后角愈大。因此鉆頭后角的標注的要求，都以鉆頭外緣出為準。增大鉆頭外緣出后角，可以使切削任鋒利，改善切

削性能，特別是對鉆心處的鉆削加工性能有明顯改善。因此，適當地鉆頭幾何參數以適合20CrNiMo材料的鉆削加工十分重要。

四、加工成倒錐K，以減小棱帶同孔壁的摩擦，使鉆頭切削時扭矩減小，以提高效率和表面粗糙度，不同鉆頭直徑時的螺旋角，后角，倒錐度如表2-1

表2-1鉆頭幾何參數

鉆頭直徑D／mm螺旋角（°）外緣處后角（°）2-643-4517-206-1840-4215-1818-5035-4012-15倒錐度mm／100mm0.03-0.050.04-0.080.05-0.12綜合以上的情況，根據材質的不同，合理的選擇鉆頭的幾何角度對工件的加工和保證質量都起到了至關重要的作用。在預鉆265柴油機凸輪軸中心孔時，根據材質和工件的特性，選擇合理的鉆頭基本參數如圖2-2。首先選用標準長度的Φ45mm鉆頭進行加工，加工深度在150200mm之間，然后再換掉長度為350mm的Φ45mm鉆頭繼續(xù)進行加工，將孔鉆通。2.3鏜刀擴孔

鏜孔是鏜床常用的孔加工方法之一。它能很高的定心精度和直線度，但在細長孔的加工中由于受工件的孔徑和深度的限制，鏜刀桿的直徑和深度保證不了鏜桿的剛性，從而能獲得理想的尺寸精度和表面粗糙度，常見的有兩方面問題鏜桿與刀具精度對加工質量的影響和鏜刀對加工精度的影響。2.3.1鏜桿與刀具精度對加工質量的影響及其解決措施

鏜桿所受重力方向不變，而切削力卻隨刀具的旋轉而不斷改變方向，由于鏜桿與導向套之間有一定的配合間隙，當切削力大于鏜桿所受重力時，刀具無

論在任何位置上切削，切削力都可以推動鏜桿緊貼與切削位置相反方向的導向套表面上。鏜桿在這種狀態(tài)下，被鏜孔的圓度主要取決于導向套內孔的精度。當切削力小于鏜桿所受重力時，切削力不能將鏜桿抬起，鏜桿只能沿導向套內孔下方擺動。當鏜桿與導向套內表面下方接觸時，會使孔產生圓度誤差。當鏜桿在導向套內表面下方時，會產生圓柱度誤差。在鏜削過程中，切削力會因為各種因素而不斷地變化。它除了產生圓度和圓柱度誤差以外，還會產生孔系間的平行度和孔距誤差等。

為提高鏜桿與刀具精度對加工質量的影響所引起的加工質量可采取如下措施：

㈠、導向套與鏜桿軸徑的圓度誤差小于0.01mm，鏜桿的錐柄與鏜桿軸徑的圓度公差應小于0.01mm。鏜桿的圓柱度公差應小于0.015mm。鏜桿與導向套內孔的配合間隙應在0.02-0.04mm范圍內，橢圓長軸應在鉛垂方向。

㈡、直徑大于480mm鏜桿應做成空心的，以減小鏜桿的自重。㈢、合理選擇定位基準，使孔系加工余量均勻。

㈣、精鏜孔時，可適當降低切削用量，增加走刀次數，以減少切削力，從而減少鏜刀桿在導向套內孔下方的偏擺量，但應該避免切削深度大小，防止切削變成擠刮，產生局部冷硬，造成下次走刀更難切入的“溜刀”現象。2.3.2鏜刀對加工精度的影響及其解決措施。

鏜床使用的刀具有定尺寸和非定尺寸兩種，如鉆頭擴孔鉆，鉸刀等都是定尺寸刀具。這些刀具的制造精度及磨損都直接影響孔的尺寸精度、形狀精度和表面粗糙度。非定尺寸刀具，如單刃鏜刀，可調雙刃鏜刀等。它的刀具制造精度、安裝和調整精度直接影響被加工孔的尺寸精度和形位精度。

為提高鏜桿與刀具精度對加工質量的影響所引起的加工質量可采取如下措施：

㈠、一方面應根據不同的被加工工件的材料，工件的結構及被加工工件表面的精度，選擇相應的刀具材料和刀具結構。如鏜削鑄鐵工件選用鎢鈷類硬質合金材料制造刀具等。

㈡、對于不同的刀具應采取不同的解決方法。第一種方法是提高刀具的制造精度，選擇合直徑的刀具。當刀具磨損后應及時修磨切削刃；第二種方法是應保證刀桿錐柄與機床主軸錐孔配合精度，一般其配合貼和面應小于80%，最好不用中間變徑套，對于非定尺寸刀具，除了采取與定尺寸刀具相同的方法以外，還要保證安裝和調整精度。同時應注意鏜刀切削幾何參數的選定和鏜刀安裝后的角度變化。

圖2-3鏜刀參數示意圖

根據上述的條件要求，加工265柴油機凸輪軸齒輪鏜孔時，鏜桿應選擇直徑為φ40mm，長為350mm鏜桿與鏜桿錐柄的同軸度為0.05mm。鏜刀的材質選用高速鋼W18Cr4V，刀具的幾何角度如圖2-3為主偏角90°，前角為15°-18°，

后角為6°-8°。主軸轉數160轉／分，走刀量0.16mm／轉，走刀深度2mm，分兩刀將φ50mm孔鏜出。

3.總結

綜上所述，是我在加工265柴油機凸輪軸齒輪過程中，針對工件的材質、結構特征，所選用的裝夾方式，鉆頭、鏜桿及刀具的選擇。解決在加工過程中所遇到的一些問題及解決的方法。影響加工質量還有諸多因素，這都需要我們在今后的加工生產中逐步克服和解決。因此，作為鏜工不僅要掌握“應知”的理論知識，還要擴大業(yè)務知識面，掌握鏜削加工的各種操作技能和加工技巧。需要不斷地努力學習，刻苦鉆研，在實踐中提高自己的技術理論水平和操作技能，以適應機械工業(yè)日益發(fā)展的需要，為我公司的建設發(fā)展做出應有的貢獻。參考文獻:

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