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數(shù)控深孔鉆三級(jí)鉆孔技術(shù)應(yīng)用

2017-7-27 來源：中國(guó)電科集團(tuán)第38研究所作者：鄭杰何章峰王昌伍

摘要：本文提出了三級(jí)鉆孔的新方法，成功解決了孔深徑比超過100的深孔加工難題。

1、基本概述

深孔鉆削是指孔深和孔徑比大的孔加工，正常鉆削技術(shù)所生產(chǎn)的孔，其孔深極少超過5倍直徑，而在深孔鉆削中，此比例可高達(dá)150∶1，并且，任何孔深大于5倍直徑的孔都應(yīng)稱為深孔。鉆削的基本原則：應(yīng)用和糾正切削速度與進(jìn)給的選擇，切削良好的斷屑和排屑性能，同時(shí)不損壞刀具和工件。對(duì)于孔深孔徑比大于5 的深孔，必須保證一鉆到底，不能中途退出，切削液能順利地流進(jìn)鉆頭的切削刃處，并能保證順利排屑。深孔鉆削加工鉆頭進(jìn)入工件時(shí)，是在半封閉條件下工作，因此受到較多限：不能直接觀察到刀具切削情況；切削熱不易傳散，必須采用強(qiáng)制有效的冷卻方式；排屑困難；鉆桿需要足夠的剛性。深孔加工注意問題：切屑處理問題，冷卻潤(rùn)滑，合理導(dǎo)向。

槍鉆（見圖1）的鉆柄是空的，由內(nèi)外部供應(yīng)的切削液流經(jīng)鉆頭內(nèi)輸送管，并強(qiáng)行流經(jīng)切削頭內(nèi)的孔。鉆柄外側(cè)有一個(gè)沿著長(zhǎng)度方向的V形槽，切削液攜帶切屑通過此V形槽，并經(jīng)過鉆頭外側(cè)，最終切屑從孔中排出。槍鉆可應(yīng)用于普通加工中心，但是需要高壓力的切削液。

圖1槍鉆系統(tǒng)示意圖

2、任務(wù)來源

某殼體零件（見圖2）有兩個(gè)直徑4mm、1個(gè)直徑5mm且深度都超過700mm的深孔。普通設(shè)備無法加工，必需使用專用的深孔加工設(shè)備。這就要用到深孔專用加工設(shè)備——數(shù)控深孔鉆床。數(shù)控深孔鉆機(jī)床是專門用于深孔加工的數(shù)控設(shè)備，加工的孔徑小、深度大，孔徑與孔深比達(dá)到1∶100，一般的數(shù)控設(shè)備無法完成。

圖2深孔零件

數(shù)控深孔鉆機(jī)床（見圖3）是專門用于深孔加工的數(shù)控設(shè)備，加工的孔徑小、深度深，徑深比達(dá)到近1∶100，一般的數(shù)控加工設(shè)備無法完成。數(shù)控深孔鉆工作原理是采用不對(duì)稱切削加工，不需用傳統(tǒng)的中心鉆來完成定位要求。

圖3數(shù)控深孔鉆

3、解決方案

數(shù)控深孔鉆床于2008年5月投入使用后（見圖4），經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，1個(gè)深孔加工動(dòng)作宜采用“三級(jí)加工法”：定位鉆削、導(dǎo)向鉆削及正常鉆削，稱為“三級(jí)鉆孔技術(shù)”。三級(jí)鉆孔需要根據(jù)不同的鉆孔深度采用不同的切削速度，目前機(jī)床自帶的數(shù)控鉆孔指令只能完成1個(gè)鉆孔深度和1個(gè)切削速度，如何使用常用的鉆孔指令來實(shí)現(xiàn)三級(jí)鉆孔，可分兩種方法：①手動(dòng)干預(yù)：根據(jù)不同的鉆孔深度，人為的手動(dòng)來進(jìn)行調(diào)節(jié)切削速度。②重復(fù)進(jìn)給：對(duì)同一個(gè)孔分別進(jìn)行編制3個(gè)鉆孔程序，指令不同的鉆孔深度和切削速度，進(jìn)行重復(fù)操作。

4、改進(jìn)方法

對(duì)于上述兩種方法的弊端，通過查閱機(jī)床說明書，使用“頭腦風(fēng)暴法”，提出各種解決方案。最終采納開發(fā)一個(gè)三級(jí)階梯鉆削指令方案。分別賦予三級(jí)深度與三種不同速度，通過參數(shù)化、智能化及人性化設(shè)計(jì)，省去手動(dòng)干預(yù)的繁瑣與重復(fù)進(jìn)給所浪費(fèi)的時(shí)間。

（1）格式。G65 P9003 U-10 V-30 Z-375 B5 C10 F40 R3 T0（或T1）

X___Y___

…

G67

M30

（2）參數(shù)。第一鉆孔深度U，第二鉆孔深度V，最終鉆孔深度Z，一級(jí)鉆孔速度B，二級(jí)鉆孔速度C，最終鉆孔速度F，鉆孔初始點(diǎn)R，T0鉆不通孔，T1鉆通孔

（3）使用說明。①程序必須指令Z（最終鉆孔深度）、F（最終鉆孔速度）、R（鉆孔初始點(diǎn)）、T0（鉆不通孔）或T1（鉆通孔），否則出現(xiàn)提示報(bào)警（9001）。②鉆孔初始點(diǎn)＜第一鉆孔深度＜第二鉆孔深度＜最終鉆孔深度，即R＞U＞V＞Z，否

則出現(xiàn)提示報(bào)警（9004）。③一級(jí)鉆孔速度＜二級(jí)鉆孔速度＜最終鉆孔速度，否則出現(xiàn)提示報(bào)警（9004）。④如不使用第一鉆孔深度U和第二鉆孔深度V時(shí)，可直接使用最終鉆孔深度Z來完成鉆孔。⑤當(dāng)指令第一鉆孔深度U時(shí)，必須指令一級(jí)鉆孔速度B，否則出現(xiàn)提示報(bào)警（9004）。⑥當(dāng)指令第二鉆孔深度V時(shí)，必須指令二級(jí)鉆孔速度C，否則出現(xiàn)提示報(bào)警（9004）。⑦當(dāng)只使用兩級(jí)深度鉆孔時(shí)，只能使用深度U、Z，否則出現(xiàn)提示報(bào)警（9004）。

（4）實(shí)施結(jié)果。兩種方法對(duì)比發(fā)現(xiàn)，方法一使操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度增大，操作者要始終關(guān)注機(jī)床狀態(tài)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，操作不夠準(zhǔn)確，失去了數(shù)控加工自動(dòng)化的意義；方法二對(duì)相同一個(gè)孔進(jìn)行多次加工，多次重復(fù)定位，機(jī)床增加了孔位置度誤差和重復(fù)加工周期。