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国家职业资格

（二）级论文

职业（工种）：

镗工

题目：

精密镗孔机的现场镗铰孔

单位：

姓名：

身份证号码：

等级：

二级日期：

精密镗孔机的现场镗铰孔

（）

关键词：

镗孔机、装夹方式、加工方法、刀具材料、刀具几

何参数。

内容摘要

随着船舶行业的发展，船东对船舶产品的质量要求越来越高。

原有的手工铰孔的方法已不能满足实际情况的需要，利用镗孔机现场配铰铰制孔的新方法应运而生。

利用镗孔机加工出来的化学品船舶轴系、舵系、轮机部分的铰制孔的质量远远优于手工铰孔的质量，且镗孔机还能提高加工效率、缩短生产周期。

正文

随着船舶行业的发展，公司承接的不锈钢特种船舶越来越多，而船东对船舶产品的质量要求越来越高。

原有的手工铰孔方法已不能满足现代船舶产品生产的需要，寻求新的加工方法成了急待解决的问题。

笔者凭着丰富的操作经验，解决了操作空间狭小、施工环境恶劣、主轴太长等困难，通过选择合理的刀具的材料，合理的改进刀具结构，利用精密镗孔机成功的完成中间轴铰制孔的现场镗铰工作。

下边，我从装夹方式、加工方法、刀具材料、机器的应用等多方面综合阐述镗孔机现场配铰铰制孔的方法：

一、装夹方式：

最初，因没用经验，为方便操作和固定镗孔机，我采用了搭设固定式支架的方法，这种方法虽然稳定，但效率太低，每加工一个孔就需移动一次工装，十分费时，且在校调过程中调整起来非常不便。

通过心细的观察和现场综合分析，我对镗孔机的固定工装进行了改进：

我将机座板上的螺栓连接孔做成腰形孔，便于镗孔机的调节，同时用三颗螺钉做主支承再加上两颗螺钉辅助支承，通过调节螺钉上的螺母来实现镗孔机想要的理想高度和水平，调节合适后，将三颗主支承螺钉上的螺母夹紧后，镗孔机的位置也相应固定，起到定心的作用。

二、加工方法：

针对手工配铰中出现的问题，我分析后发现，引起手工配铰失败的原因有：

1.主机孔与铰孔套错位。

2.铰孔套与机座孔错位。

3.主机孔与机座孔底孔引偏，相对于配合表面倾斜。

4.现场空间狭小，管道纵横交错，影响施工。

针对以上情况，我采用了假销定心的办法来确定主机孔与机座孔德偏移方向，同时测取偏移数据，为了保证孔径的基本尺寸，我首先将主机孔与机座孔粗镗一刀，然后观察孔的圆度及缺陷，如有缺陷，我将通过机床座板上的螺栓来对镗孔机的位置进行精调，夹紧镗孔机，进行孔的半精镗加工，最后用浮动镗刀精镗直至达到理想尺寸。

三、刀具材料的选择。

硬质合金类刀具具有硬度高，耐磨性能好的特点，但其韧性较差，刀具在联轴节向中间轴过渡的过程中，因硬度变化容易出现冲击载荷，引起主轴震动，出现打刀的情况，造成刀尖磨损，加工出来的孔呈锥度。

相对于硬质合金来说，高速钢具的韧性较好，但其硬度不高，耐磨性差，加工过程中易磨损。

为了避免打刀的情况发生，同时我们还可以通过选择合理的刀具角度，增加冷却液等措施来降低刀具的磨损速度，达到加工要求。

故在中间轴的镗铰孔的过程中，我选用了高速钢类刀具。

四、刀具几何参数的选择。

1.前角的选择：

高速钢类刀具的抗弯强度较高，为使切削轻快，应采用较大的前角，但前角增大，又降低了刀具的强度，使刀具抗震动、抗冲击能力下降。

据以往的经验和实践，将前角磨成13°~15°之间，即利于刀具的切削又使刀具抗震耐用。

同时为保证刀具有足够的耐磨性，在刃口位置加工成负倒棱以增加其强度，使刀具具有一定的抗震动、抗冲击的能力。

2.后角的选择：

为了保证刃口的强度，应取较小的后角，而后角变小，将影响加工表面的粗糙度。

综合分析考虑，将后角定在9°~10°为宜。

3.刃倾角的选择：

粗加工时，为保证刀具的强度，增加刀具的抗震动、抗冲击的能力，我将刀具刃倾角磨成+5°，精加工时，为了控制铁屑的流向，避免铁屑划伤已加工表面，刃倾角一般控制在-4°左右。

4.主偏角的选择：

为改善刀具的散热条件和强度，应采用较小的主偏角，但主偏角变小，又使得刀具径向切削力增大，引起刀杆震动，综合考虑，我将主偏角定在45°左右，同时为了进一步减低径向切削力的影响，我根据浮动镗刀的原理，把刀具磨制出对称分布的双刃口，使刀具在加工过程中径向受力平衡，避免了工件对刀具的反作用力引起主轴震动的情况。

5.刀尖圆弧半径的确定：

较大的圆弧半径可使加工表面的粗糙度提高，但同时也使得径向切削力增大，引起震动，反而降低了工件表面粗糙度，双刃镗刀的使用有效的降低了径向切削力，为了获得较高的表面粗糙度，刀尖圆弧半径可适当增大，r≈1。

6.断屑方法：

通过以上的分析，我磨制的前角较大，不利于断屑，为防止带状切屑缠绕工件或刀具，划伤工件表面，同时也排除这个安全隐患，采取断屑措施是必要的。

常用的断屑形式有：

在刀具上磨出断屑槽或断屑台，改变刀具的几何角度，调整切削用量，在刀具上装断屑块等。

从常用的断屑方法看，调整切削用量在这里不能实现，刀具的几何角度也由提高刀具的耐用的和降低振动等因素确定，不宜再行调整。

最经济合理的莫过于再刀具上开出断屑槽，为方便刀具磨制，我一般将断屑槽磨成“C”形，宽度由吃刀深度和走刀量确定，这里根据所选用的切削参数将宽度定为3mm，深约1mm。

五、镗孔机的技改。

镗孔机的主轴前端与尾端分别采用的是一个铜套支承，在镗削过程中，使主轴振动不断加大，通过观察分析，原因如下：

1.主轴前尾端支承铜套磨损严重，导致主轴与支承铜套之间的间隙加大。

2.镗孔机尾端支承铜套太短，导致主轴与铜套的支承面太小。

因此，我将镗孔机主轴尾端的支承铜套做成开口式带锥度的加长型铜套，从而加大主轴与铜套支承面，使开口锥度长铜套更合理的调节了主轴与铜套之间的松紧间隙。

从而有效的降低了主轴的振动。

六、加工效果。

与手工铰制相比，采用镗孔机加工出来的铰制孔各项参数指标皆优于手工铰制的孔，获得的船东的好评。

同时，采用镗孔机加工铰制孔的效率远远高于手工铰制，平均每孔节约时间在4~6小时左右。

结语

镗孔机现场配铰在船舶产品上的成功使用，是加工方法的一大进步，这和日常的积累是分不开的，只要大家在日常的工作中多留心，多观察，多总结，定能想好的方法，达到理想的效果。

扩展阅读：

镗床技师论文

普通镗床加工265柴油机凸轮轴齿轮

深孔工艺方法研究

普通镗床加工265柴油机凸轮轴齿轮深孔工艺方法研究

【摘要】：

当前深孔加工镗削应用越来越广泛，而我厂带有小直径深孔的产品数

目和种类也越来越多，高精度小直径深孔是困扰很多企业普通镗床加工系统的难题，也是工艺人员和操作者的一块“心病”，对如何保证深孔加工精度是制定深孔加工工艺是我们急需解决的现实问题。

本文以我厂一样典型高精度小直径深孔加工产品265柴油机凸轮轴齿轮深孔工艺方法为例，论述在镗床上加工高精度小直径深孔的方法，其方法有加工精度高、加工时间短、加工时间短、钻头寿命高、排屑好的特点，在加工高精度小直径深孔方面有一定的推广价值。

【关键词】：

镗床小直径深孔工艺方案

0.前言

一般孔的深度与孔的直径之比为L/D>5就算深孔，深孔加工要比一般孔的加工困难和复杂很多，因为孔的深度增大以后，刀杆较长，刀具刚性变差，容易引起震动和钻偏空，还容易把孔钻偏；其次是刀刃在工件深处进行切削，冷却液不易注入切削区，散热条件差，使刀具很快磨损；加上切削难于排出，容易堵塞而无法连续加工；再有对加工件材质的均匀性也要求很高，如果过硬、过粘、里面含有杂质，都影响孔的加工。

因此为了保证精度和提高效率，根据这些工艺特点如何合理的选择深孔加工方法，并解决刀具引导、切削排出和钻头冷却润滑等是我所要解决的问题。

1.工艺方案

镗床加工深孔的工艺方法有很多，常用的有钻孔、扩孔、镗孔、铰孔等，在实际的加工中，这些加工方法有着各自的工艺特点。

1.1钻孔

由于钻削多用于粗加工内孔，加工过程中主要存在以下缺陷:

一、因钻头顶部横刃影响定心不准，且钻削时抗力大，故钻孔时钻头容易受力不均导致钻孔偏。

二、因钻头的刚性和导向作用较差，尤其是细长孔加工时。

钻头容易弯曲，故加工后的深孔轴线偏移直线度较差。

三、因操作者在磨削钻头过程中，两切削刃不一定等高，切削时所受切削力不等，会导致钻孔后孔径扩大。

四、钻头钻孔，孔的表面光洁度较差，一般只能达到Ra25左右，1.2扩孔

扩孔一般是用镗刀或对已钻出的孔进一步扩大加工，而细长孔多采用扩孔进行孔的半精加工，因扩孔钻一般有3--4个以上的刀齿，所以刚性相对好一些，并且有一定的导向作用，在某种程度上能矫正钻孔时的轴线误差，又因为切削少，排屑相对顺利，不易刮伤已加工表面，相对于用钻头钻的孔，精度有很大提高，一般情况下，表面粗糙度可达Ra12.5--Ra6.3左右，所以经常用来做半精加工。

1.3铰孔

铰孔是在扩孔后对进行的一种精加工方法，粗糙度可达Ra3.2以上，铰孔的精度和表面粗糙度并不取决于机床的精度，而取决于铰刀的精度，取决于铰刀的安装方式、加工余量、切削用量和切削液的选用等。

由于铰削余量小，加工深孔时刀杆与铰刀常为浮动连接，所以不能矫正原孔的轴线偏差和直线度，孔与其他表面的位置精度不能用铰刀铰孔的方式来保证。

1.4镗孔

镗孔也是镗床常用的加工方法之一，相对于以上几种加工方法，它能获得很高的定心精度和直线度，但在细长孔的加工中由于受到加工件的孔径和孔深的限制，镗刀杆的直径和长度保证不了镗杆的刚性，从而不能获得理想的尺寸精度和表面粗糙度。

图1-1265柴油机凸轮轴齿轮零件图

铰刀铰孔的相对位置精度为不可控变量，因而在加工有严格位置要求高精度小直径深孔时，不可以使用。

只要解决镗刀杆和镗刀对加工精度的影响，可以使用先钻后镗的方法。

为确保在镗床上加工出符合图纸要求的265柴油机凸轮轴齿轮的中心孔设定工艺方案如下：

一、在镗床上利用“V”型铁装卡265柴油机凸轮轴齿轮并找正。

二、预钻Φ50mm的中心孔，预钻孔为Φ45mm。

三、用镗刀镗出Φ50mm的中心孔并倒角。

2.工艺步骤

2.1装卡找正

在镗床上装卡265柴油机凸轮轴齿轮，如图一所示。

从图中可以看出此零件属于台阶轴，装卡后要想保证齿轮两端轴的同轴度是比较困难的。

为确保位置度公差，装卡工件方便、省时，可以利用两个等高“V”型铁架在齿轮两端相等直径的圆柱上，如图二所示。

1、“V”型铁2、轴齿轮3、“V”型铁图2-1265柴油机凸轮轴齿轮装卡图

具体方法是先将两个“V”型铁的“V”型面用百分表找正并保证在同一轴线内，保证直线度在000.2mm之间找正后将“V”型铁夹紧在床面上，然后将工件放在“V”型铁上夹紧，夹紧后用百分表将一端圆柱的中心找正，并保证在000.2mm之间，这样就完成了装卡。

找正利用这种方法装卡，只需花费一次的找正时间，就可以保证剩余工件安装到“V”型铁上以后，不用再找正就可以保证位置度，这样就节省了以后工件的找正时间，提高了工作效率。

2.2预钻Φ45mm

在镗床上加工265柴油机凸轮轴齿轮轴齿轮中心孔，孔的尺寸为Φ50mm、深320mm。

该中心孔作为后续精加工轴部，磨削齿形的基准孔，对工件中心的同轴度，应控制在00.5mm之内，否则易造成偏心。

磨削余量不足而出现废品。

因此为了保证精度和提高效率，根据高精度小直径深孔工艺特点。

钻削时可以采用分级进给法。

既在钻削过程中，使钻头加工一定深度后就退出工件，借以排出铁屑并进行冷却润滑，然后重新进行之前的加工。

在钻削大直径孔时，可采用群钻进行钻削。

群钻是适应加工不同加工材料的钻孔刀具。

钻尖上磨有两个月牙形分屑槽，主切削刃分成直线和圆弧两部分，形成三尖七刃和双重顶角的麻花钻。

它具有断屑、分屑的作用，同时由于切削刃磨成月牙后，可是槽刃处切削刃前角加大，从而减少了切削变形，因此在加工深孔时采用群钻钻削工艺性能会更好。

大直径深孔的钻削，一般是在深孔钻镗床上加工。

它可以钻、铰及套料加工。

通常大直径深孔采用内排屑或外排屑深孔钻进行钻削，切削刃数目分为单刃、双刃和多刃，刀体上镶有不同数目的导向支撑块，在加工过程中起导向支撑作用，还可以保证孔的直线性。

因为钻头钻削的缺陷，如果直接用钻头钻削加工265柴油机凸轮轴齿轮轴齿轮中心孔，会对以后精加工的位置精度产生一定的影响。

该工件材质是20CrNiMo钢，此钢的淬透性能与20CrNi钢相似，Ni含量为20CrNi钢的一半，但由于少量的Mo元素和提高Mn含量导致此钢的淬透性能仍然很好，强度也比20CrNi钢高。

20CrNiMo钢因钼除了有很好的综合性能耐一定高温，由于制造汽轮机的齿轮整转子的内燃机连杆气门截面锻件等及此工件来料时没有预钻孔，所以根据工件的材料性能及来料情况和加工特点，进行加工。

图2-2钻头基本参数

根据265柴油机凸轮轴齿轮钻头，钻头必须具备以下的特性

一、增大钻头顶角，当钻头直径和进给量一定时，增大顶角则切削变窄，单位切削刃上的负荷减轻，同时钻头外圆处的刃尖角减小，减小了刀尖角磨损速度，同时有利于散热，耐用度也得到提高。

顶角影响切屑的流出方向，顶角较大，切屑卷曲成螺旋的程度减小，且比较平直，容易排除，即提高了排屑性能。

通过分析试验，顶角的取值范围为135--140时钻削效果最好。

二、增大钻头钻心厚度。

钻削加工20CrNiMo材料时，钻头承受很大扭矩和轴向抗力。

钻心厚度太小，则钻头厚度低，钻头易发生折断，因此需增大钻心厚度，以提高钻头强度。

钻心厚度一般取K=（0.450.32）D。

其中K为钻心厚度，D为钻头直径。

三、增大钻头外缘处后角，它会影响钻心处切削刃的削角。

钻头切削刃各点上的后角也是不等的。

愈接近中心，其后角愈大。

因此钻头后角的标注的要求，都以钻头外缘出为准。

增大钻头外缘出后角，可以使切削任锋利，改善切

削性能，特别是对钻心处的钻削加工性能有明显改善。

因此，适当地钻头几何参数以适合20CrNiMo材料的钻削加工十分重要。

四、加工成倒锥K，以减小棱带同孔壁的摩擦，使钻头切削时扭矩减小，以提高效率和表面粗糙度，不同钻头直径时的螺旋角，后角，倒锥度如表2-1

表2-1钻头几何参数

钻头直径D／mm螺旋角（°）外缘处后角（°）2-643-4517-206-1840-4215-1818-5035-4012-15倒锥度mm／100mm0.03-0.050.04-0.080.05-0.12综合以上的情况，根据材质的不同，合理的选择钻头的几何角度对工件的加工和保证质量都起到了至关重要的作用。

在预钻265柴油机凸轮轴中心孔时，根据材质和工件的特性，选择合理的钻头基本参数如图2-2。

首先选用标准长度的Φ45mm钻头进行加工，加工深度在150200mm之间，然后再换掉长度为350mm的Φ45mm钻头继续进行加工，将孔钻通。

2.3镗刀扩孔

镗孔是镗床常用的孔加工方法之一。

它能很高的定心精度和直线度，但在细长孔的加工中由于受工件的孔径和深度的限制，镗刀杆的直径和深度保证不了镗杆的刚性，从而能获得理想的尺寸精度和表面粗糙度，常见的有两方面问题镗杆与刀具精度对加工质量的影响和镗刀对加工精度的影响。

2.3.1镗杆与刀具精度对加工质量的影响及其解决措施

镗杆所受重力方向不变，而切削力却随刀具的旋转而不断改变方向，由于镗杆与导向套之间有一定的配合间隙，当切削力大于镗杆所受重力时，刀具无

论在任何位置上切削，切削力都可以推动镗杆紧贴与切削位置相反方向的导向套表面上。

镗杆在这种状态下，被镗孔的圆度主要取决于导向套内孔的精度。

当切削力小于镗杆所受重力时，切削力不能将镗杆抬起，镗杆只能沿导向套内孔下方摆动。

当镗杆与导向套内表面下方接触时，会使孔产生圆度误差。

当镗杆在导向套内表面下方时，会产生圆柱度误差。

在镗削过程中，切削力会因为各种因素而不断地变化。

它除了产生圆度和圆柱度误差以外，还会产生孔系间的平行度和孔距误差等。

为提高镗杆与刀具精度对加工质量的影响所引起的加工质量可采取如下措施：

㈠、导向套与镗杆轴径的圆度误差小于0.01mm，镗杆的锥柄与镗杆轴径的圆度公差应小于0.01mm。

镗杆的圆柱度公差应小于0.015mm。

镗杆与导向套内孔的配合间隙应在0.02-0.04mm范围内，椭圆长轴应在铅垂方向。

㈡、直径大于480mm镗杆应做成空心的，以减小镗杆的自重。

㈢、合理选择定位基准，使孔系加工余量均匀。

㈣、精镗孔时，可适当降低切削用量，增加走刀次数，以减少切削力，从而减少镗刀杆在导向套内孔下方的偏摆量，但应该避免切削深度大小，防止切削变成挤刮，产生局部冷硬，造成下次走刀更难切入的“溜刀”现象。

2.3.2镗刀对加工精度的影响及其解决措施。

镗床使用的刀具有定尺寸和非定尺寸两种，如钻头扩孔钻，铰刀等都是定尺寸刀具。

这些刀具的制造精度及磨损都直接影响孔的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。

非定尺寸刀具，如单刃镗刀，可调双刃镗刀等。

它的刀具制造精度、安装和调整精度直接影响被加工孔的尺寸精度和形位精度。

为提高镗杆与刀具精度对加工质量的影响所引起的加工质量可采取如下措施：

㈠、一方面应根据不同的被加工工件的材料，工件的结构及被加工工件表面的精度，选择相应的刀具材料和刀具结构。

如镗削铸铁工件选用钨钴类硬质合金材料制造刀具等。

㈡、对于不同的刀具应采取不同的解决方法。

第一种方法是提高刀具的制造精度，选择合直径的刀具。

当刀具磨损后应及时修磨切削刃；第二种方法是应保证刀杆锥柄与机床主轴锥孔配合精度，一般其配合贴和面应小于80%，最好不用中间变径套，对于非定尺寸刀具，除了采取与定尺寸刀具相同的方法以外，还要保证安装和调整精度。

同时应注意镗刀切削几何参数的选定和镗刀安装后的角度变化。

图2-3镗刀参数示意图

根据上述的条件要求，加工265柴油机凸轮轴齿轮镗孔时，镗杆应选择直径为φ40mm，长为350mm镗杆与镗杆锥柄的同轴度为0.05mm。

镗刀的材质选用高速钢W18Cr4V，刀具的几何角度如图2-3为主偏角90°，前角为15°-18°，

后角为6°-8°。

主轴转数160转／分，走刀量0.16mm／转，走刀深度2mm，分两刀将φ50mm孔镗出。

3.总结

综上所述，是我在加工265柴油机凸轮轴齿轮过程中，针对工件的材质、结构特征，所选用的装夹方式，钻头、镗杆及刀具的选择。

解决在加工过程中所遇到的一些问题及解决的方法。

影响加工质量还有诸多因素，这都需要我们在今后的加工生产中逐步克服和解决。

因此，作为镗工不仅要掌握“应知”的理论知识，还要扩大业务知识面，掌握镗削加工的各种操作技能和加工技巧。

需要不断地努力学习，刻苦钻研，在实践中提高自己的技术理论水平和操作技能，以适应机械工业日益发展的需要，为我公司的建设发展做出应有的贡献。

参考文献:

1、钱昆.《镗床深孔镗削的工艺分析》.江苏冶金,1997,（06）.

2、康永林,贾国宪,任保安.《深孔镗加工过程中常见质量问题分析》.矿山机械,20__,（01）.

3、孟少农.《机械加工工艺手册》.北京：

机械工业出版社，1998.4、侯书林，朱海.《机械制造基础》.北京大学出版社，20__.5、聂建武.《金属切削》.西安：

电子科技大学出版社，20__.

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