前言

　　對(duì)零件的內(nèi)孔進(jìn)行加工的工作，在機(jī)械廠梯刚、金工車間（特別是鉗工和車工工種）是家常便飯，也是不可或缺的事情薪寓，而不同零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工要求性質(zhì)以及現(xiàn)有設(shè)備的限制亡资，那么所采取的工藝方法，所選擇的工種工人及其技能水平和刀具特點(diǎn)效能的發(fā)揮作用向叉，都直接影響到零件的加工質(zhì)量（加工精度）和生產(chǎn)的成本（生產(chǎn)效益）锥腻。

　　鉗工工種進(jìn)行孔加工的過(guò)程簡(jiǎn)單，可達(dá)較高的加工精度母谎，但是要使加工出來(lái)的孔其形位精度和表面粗糙度均較高時(shí)瘦黑，體現(xiàn)出鉗工加工孔的難度和成效性就很明顯，若有精良的設(shè)備奇唤、刀具和技藝精湛的操作工人那是不費(fèi)吹灰之力趾倾，輕而易舉就能滿足加工要求（確保高精度孔加工的要求），但是在通常的加工環(huán)境（條件）场陪，是不可能十全十美绑功、應(yīng)有盡有（包括設(shè)備、刀具和技藝精湛的操作工人）干蒸，如標(biāo)準(zhǔn)刀具尺寸不符窥书，設(shè)備技術(shù)參數(shù)規(guī)格不符合等，給加工帶來(lái)的困難叙杨，用常用的方法就難于完成零件內(nèi)孔的加工（勉為其難）原酷，但是就有限的資源（條件），也要完成產(chǎn)品的加工且要確保其加工質(zhì)量疙鸟，那么只有針對(duì)現(xiàn)狀蔼俐，考慮經(jīng)濟(jì)性改進(jìn)不符的因素來(lái)滿足加工的條件（要求），才能使困難迎刃而解树戴。

　　我加工了一批箱體（WS120型蝸桿減速器）的內(nèi)孔币席， 該孔的精度要求較高，万栅， Ra =1.6μm佑钾，由于此孔的孔徑和精度要求校高西疤，通常用的加工手段有兩種方法：方法一，先用鉆頭鉆出孔（粗加工）后休溶，留出精加工余量代赁，再由技術(shù)水平較高的工人師傅直接鏜出內(nèi)孔達(dá)到精度要求；方法二兽掰，先對(duì)工件鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸（留0.1～0.2mm的鉸削余量）→精鉸芭碍，來(lái)保證孔的質(zhì)量。兩種方法的優(yōu)劣勢(shì)各有不同孽尽，方法一中窖壕，其操作過(guò)程簡(jiǎn)單，加工出的孔杉女，其直線度較好瞻讽，刀具消耗低，但是對(duì)鏜孔工序的工人技能要求較高（在普通機(jī)床上加工并非數(shù)控機(jī)床設(shè)備上加工時(shí)）熏挎，而且較容易產(chǎn)生廢品速勇，工作效率也低；而方法二加工出來(lái)的孔徑取決于鉸刀的精度障昆、尺寸相對(duì)穩(wěn)定讨拷，對(duì)操作工人的技能水平要求也相對(duì)不很高，但是加工出來(lái)的孔其表面粗糙度低处鲜，孔的直線度較差依粮，鉸刀的消耗也很大，效率非常低恳岔，只適宜單件生產(chǎn)党令，不適合批量生產(chǎn)，若能綜合兩種加工方法的優(yōu)點(diǎn)谋粱，既保證零件的加工精度猖等，工人技能要求也不需很高，且又能降低生產(chǎn)成本,提高效率的加工方法（措施）计鹦。那么就這批產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)（批量）和當(dāng)時(shí)工廠的生產(chǎn)條件（設(shè)備非常欠缺谎秃，只有一臺(tái)Z525型鉆床）及采取常規(guī)的加工方法，進(jìn)行生產(chǎn)的難度較大且效率較低的問(wèn)題就可得到很好的改善灶鹦。因此弱瞄，通過(guò)查找資料、借鑒工藝把曼、設(shè)計(jì)出一款將鉆孔杨帽、鏜孔、鉸孔容為一體的專用復(fù)合刀具。如圖1所示：

　　　　　　　　　圖1 復(fù)合刀具實(shí)體結(jié)構(gòu)示意圖

⒈刀具設(shè)計(jì)的構(gòu)思

　∽⒂⑴就應(yīng)工廠現(xiàn)有的加工條件晃危，完成產(chǎn)品加工，保證質(zhì)量和提高效率及降低成本

　±峡汀⑵為減少裝拆刀具的時(shí)間僚饭，從鉆孔、擴(kuò)孔（或鏜孔）胧砰，到最后的鉸孔浪慌，一次性安裝刀具完成三道工序（孔的粗加工、半精加工和精加工）朴则，即將鉆頭和擴(kuò)孔鉆（或鏜刀）及鉸刀三種刀具共用一刀體結(jié)構(gòu)。

　〉黾颉⑶為減少刀具刃磨的輔助時(shí)間和提高刀具的耐用度乌妒，減少刀具消耗，降低生產(chǎn)成本朋蚜，分別對(duì)鉆孔日频、鏜孔和鉸孔用刀具的切削部分針對(duì)各自加工特點(diǎn)（切削條件）而采用不同材質(zhì)型號(hào)特點(diǎn)的硬質(zhì)合金刀片。

⒉刀體結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)

　　根據(jù)鉆頭加工內(nèi)孔鉆削效率高的特點(diǎn)茧滞，刀頭部分用一塊材料為YG8 E225型合金刀片鑲嵌（銅焊）在刀桿一端而成為鉆頭部分浮块，完成粗加工（鉆孔）工序，但是加工出的孔其表面粗糙度和孔經(jīng)直線度都較差狠劳，尺寸精度不高等缺陷勉瘩，將具有修正孔徑直線度，穩(wěn)定孔徑尺寸的鏜刀部分品隅，放在合金鉆頭后杀坟，將鉆削出的孔進(jìn)行鏜削加工（由于鏜削余量較大，分單刀三級(jí)鏜削）燃徊，利用鏜孔的優(yōu)點(diǎn)來(lái)保證加工出的孔徑直線度和穩(wěn)定孔徑尺寸源玉，完成半精加工工序（包括粗鏜、半精鏜）厚累，為鉸孔工序做好準(zhǔn)備工作（提高表面粗糙度和使鉸削余量均勻合理）炼吴，鉸孔的鉸刀部分放在復(fù)合刀具體切削部分的最后來(lái)完成最后的精加工，保證孔的精度（孔的形位精度和表面粗糙度）疫衩、刀具體夾持部分制成莫氏3號(hào)錐柄硅蹦。為了容易排屑和刀具不同時(shí)參與切削（減輕切削力），每一刀具的切削部分的起始點(diǎn)在軸向間隔大于或等于25 毫米（大于孔深）闷煤，其中鉆與第一級(jí)鏜之間大于25 毫米（因鉆孔的鐵屑多）提针，同時(shí)也增大了容屑空間，使排屑順暢曹傀，避免前后刀面切下的切屑互相干擾和阻塞辐脖，致使刀具崩刃及影響孔的質(zhì)量饲宛。

⒊鉆、鏜嗜价、鉸孔切削部分合金刀片材料的選擇

　　根據(jù)加工材料（灰口鑄鐵）的性質(zhì)艇抠，生產(chǎn)特點(diǎn)（批量），切削特點(diǎn)來(lái)選擇合適的刀具材料（鉆久锥、鏜家淤、鉸削的機(jī)床轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量相同時(shí)）瑟由。

　∽芸帧⑴ 鉆削（刀頭）刀具部分，由于是粗加工馍晴，切削深度較大坐默，刀具承受的切削力較大，切削速度不很高（照顧鉸孔部分的特點(diǎn)）驱偿，同時(shí)材料的組織不均勻（有砂眼蚜玲、氣穴的可能），再加上合金刀片的刃口在切削加工鑄鐵行程中欠鋒利乓托，擠刮現(xiàn)象較嚴(yán)重结憾，所以選用強(qiáng)度較高，抗沖擊性和抗振性能及耐磨性均較好的鎢鈷類硬質(zhì)合金（材料牌號(hào)為YG8 E225型焊接合金）

　〗擞⑵ 鏜孔刀具部分遗赘，由于孔徑比鉆孔尺寸略大，根據(jù)V=（πDn）/1000千绍，刀刃處切削速度會(huì)高于鉆孔刀具部分痒拧，切削深度比鉆孔的切削深度較小，切削過(guò)程相對(duì)穩(wěn)定些哩簿，為了提高刀具的耐用度宵蕉，選用硬度，耐磨性及耐熱性均較好节榜，且不用重磨切削角度可轉(zhuǎn)位的鎢鈷類硬質(zhì)合金機(jī)夾刀片（材料牌號(hào)為YG6羡玛，型號(hào)為31005V）。

　∽诓浴⑶ 鉸孔刀具部分稼稿，由于是穩(wěn)定尺寸部分刀刃處的切削速度相對(duì)鉆削和鏜削時(shí)均更高，切削深度（鉸孔余量）較小讳窟，所以要求耐磨性和耐熱性也要相對(duì)鉆削和鏜削時(shí)更高让歼，才能提高刀具的耐用度，從而保證尺寸精度，因而選擇鎢鈷類硬質(zhì)合金（材料牌號(hào)為YG3）谋右。

⒋刀具切削部參數(shù)設(shè)定

　　刀具切削部分的切削角度和刃寬參數(shù)對(duì)刀具的使用壽命（耐用度）和加工的難易程度及加工的精度均起著至關(guān)重要的作用硬猫，也直接影響到加工成本、加工效率改执，所以刀具每部分的切削參數(shù)應(yīng)合理選擇啸蜜。

　　　　　　圖2 合金鉆頭部分示意圖

　　鉆削部分（如圖2所示 ），刀片厚度為4.5mm拟国，保證鉆頭的鉆心強(qiáng)度部竟，鋒角取116°比標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鋒角小，目的是減小主偏角排卷，從而減少軸向抗力和振動(dòng)庵无，內(nèi)刃斜角約15°，內(nèi)刃前角取-15°径肖，橫刃長(zhǎng)度留2.5毫米來(lái)提高鉆孔的穩(wěn)定性娩戳，同時(shí)提高刀具的耐磨性，前角取γ取6°威球，后角α取18°，目的是為了容納切屑的空間較大蒙拜，以防碎沫狀切屑堵塞壓迫蜓浦，造成崩刃），同樣也是為了增大容納切屑的空間误撤，減少鉆頭與孔壁的磨擦绳拧，而同時(shí)又要保證副切削刃的強(qiáng)度，所以取副后角為8°和副切削刃帶寬為0.25～0.3mm猜丹。

　　鏜削刀具部分芝加，采用型號(hào)為31005V的YG6不重磨刀片，角度參數(shù)（如圖3所示 ）射窒。

　　鉸削刀具部分藏杖，引導(dǎo)前錐取45°軸向長(zhǎng)3毫米，便于切入已有孔脉顿，另為提高鉸削的穩(wěn)定性蝌麸，切削錐角（2倍的主偏角）取3°～5°，軸向長(zhǎng)3毫米艾疟，為提高刀具的耐用度和表面粗糙度及尺寸精度来吩，引導(dǎo)部分與切削部分采用R1過(guò)渡，切削部分與校準(zhǔn)部分采用R0.5過(guò)渡蔽莱；因鉸削余量很小弟疆，切屑很薄，切屑與前刀面接觸很短，前角作用不大怠苔，為制造方便同廉，前角取0°；引導(dǎo)部分和切削部分及校準(zhǔn)部分的后角均取8°寇羔，引導(dǎo)部分和切削部分不留刃帶宾哼，校準(zhǔn)（修光）部分留0.3mm的刃帶寬，以保證修光刃的強(qiáng)度又減少刃帶與孔壁的磨擦甫页，達(dá)到良好的導(dǎo)向和修光作压荠，同時(shí)也便于鉸刀制造和檢驗(yàn)，刃傾角取-8°（相當(dāng)于左向螺旋鉸刀）裸朱，為使鉸刀工作平穩(wěn)韩宦，提高加工表面質(zhì)量，切削時(shí)切屑順利從鉸刀前方排出（向下）龟付，可避免切屑劃傷孔壁计胶，并或減少孔的擴(kuò)張量。

⒌刀具的制造

　　此復(fù)合刀具的精度直接影響到加工孔的質(zhì)量（形位精度和表面粗糙度）凛茬，要充分發(fā)揮此復(fù)合刀具的效能陕射，就必須要保證刀具本身的精度。因而必須對(duì)刀具本身擬定切實(shí)可行的加工工藝及刀體材料的選擇（要有良好的加工工藝性和綜合的機(jī)械性能掠恢，所以刀體選用45鋼（棒料）棺克，根據(jù)刀體要獲得良好的綜合機(jī)械性能（足夠的強(qiáng)度和高韌性相配合），確保刀體尺寸穩(wěn)定线定，大體上加工工藝為：粗車刀體→刀體進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理→修磨兩端中心孔→精車刀體→銑刀柄→磨刀體錐柄（為了使刀柄與機(jī)床主軸配合更好娜谊、更精確），最好配磨錐柄斤讥，采用涂抹紅丹的檢驗(yàn)方法保證錐柄與錐孔的接觸面積不小于80%以上的面積→銑鑲嵌硬質(zhì)合金刀片的槽位→手工鉚定合金刀片→銅焊鉸刀部分的硬質(zhì)合金刀片→修磨硬質(zhì)合金刀具的切削角（在工具磨床上根據(jù)各圖所示切削角度刃磨）→研磨刀具→銅焊鉆頭部分硬質(zhì)合金刀片→修磨鉆頭部分硬質(zhì)合金刀片的切削角度纱皆。

⒍切削用量的選擇及完成每一孔的純切削加工時(shí)間

　　⑴ 鉆芭商、鏜派草、鉸所用機(jī)床主軸不停（轉(zhuǎn)速相同）的情況下，選擇切削用量铛楣。

　“木臁① 切削深度（ap ）由刀具制造后即定ap鉆 =12.5, ap鏜1 =3 , ap鏜2 =3 , ap鏜3 =1.4 , ap鉸 =0.1。

　◎劝② 進(jìn)給量（f）钳踊，考慮機(jī)床動(dòng)力，進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度勿侯，刀具強(qiáng)度拓瞪，f按鉆孔時(shí)選擇f=0.10mm/r移履。

　　③ 切削速度（v）考慮刀具的壽命（耐用度）救咙，加工孔的質(zhì)量权扭，v按鉸孔時(shí)選擇8～10m/mm（n=64～79r/min）,選Z525型鉆床最低轉(zhuǎn)速97r/min。

　∠诶摇④ 完成每一孔所需的純切削加工時(shí)間（t）

　　t=153mm÷97r/min×0.1mm/r=16（min）

　　其中153mm為刀具加工完孔所需的行程

　∧吃琛⑵ 鉆、鏜乳侮、鉸三部分獨(dú)立按各自加工特點(diǎn)份览，刀具特點(diǎn)來(lái)選擇切削用量（完成鉆或鏜后均停機(jī)待變速后再進(jìn)行下一工序）。

　∷叩隆① 切削深度（ap）由刀具制造決定是不變ap鉆 =12.5晃纹，ap鏜1 =3，ap鏜2 =3柱洽，ap鏜3 =1.4褂宙，ap鉸 =0.1。

　”久铡② 進(jìn)給量（f）的選擇

　　f鉆 =0.10mm/r初家，f鏜 =0.20mm/r，f鉸 =0.40mm/r乌助。

　×镌凇③ 切削速度（v）的選擇：

　　④ 完成每一孔所需的純切削加工時(shí)間（t）

　　t鉆 =28mm÷(272r/min×0.1mm/r)=1(min)

　　t鏜 =(28mm×3＋25mm)÷(140r/min×0.2mm/r)=4(min)

　　t鉸 =28mm÷（97r/min×0.4mm/r）=1（min）

　　t= t鉆 ＋t鏜 ＋t鉸 =6（min）

　　其中28mm分別為刀具鉆孔和鉸孔所需的行程

　　(28mm×3＋25mm)為刀具鏜孔所需的行程

⒎鉆眷茁、鏜炕泳、鉸復(fù)合刀具的優(yōu)點(diǎn)

　∽莸⑴ 能在最大鉆孔直徑為φ25鉆床（Z525型）上加工出φ40的孔上祈。

　　⑵ 批量生產(chǎn)成本較低浙芙，刀具損耗較小登刺，鏜孔處刀具鈍后可轉(zhuǎn)位無(wú)需刃磨，可集中工序嗡呼，減少工位和機(jī)床數(shù)量及刀具數(shù)量纸俭，對(duì)工人技術(shù)要求較低。

　∧洗啊⑶ 生產(chǎn)率高终睦。減少了換刀和對(duì)刀及磨刀等輔助加工時(shí)間，批量生產(chǎn)中能大大提高生產(chǎn)效率（若鉆頭部分有機(jī)夾可轉(zhuǎn)位合金刀片效果更佳）谨跌。

　》衽住⑷ 加工精度高拦腌，多次加工的基準(zhǔn)不變（同軸心線），能保證每次加工的表面之間較高的位置精度言酪，同時(shí)能保證較高的孔徑尺寸精度岭限，孔壁的直線度和孔壁的表面粗糙度。

　　(5) 適用范圍廣败饵，可在結(jié)構(gòu)和刀片材料上進(jìn)行改造酣器，實(shí)現(xiàn)可調(diào)徑鏜孔和在不同機(jī)床上加工不同材料的種類孔（臺(tái)階孔、锪孔等）熊过。

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