慶安集團(tuán)有限公司 （陜西西安 710077） 馬英霞 李旭鵬

隨著數(shù)字化的發(fā)展，產(chǎn)品的性能要求越來(lái)越高，進(jìn)而對(duì)零組件的尺寸精度、形位精度要求更嚴(yán)。單一精密小孔的加工對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)不是什么難題，但對(duì)于精密小孔系的加工仍是亟待解決的問(wèn)題。

圖1所示是某液壓閥結(jié)構(gòu)中一殼體零件，是產(chǎn)品上重要的功能件，孔系是配合表面。零件材料為DT4E，技術(shù)條件GB6983—86。該零件尺寸精度及形位精度要求較高，特別是φ4.5H7、φ4.5H8、φ4.7H7孔系的加工是此殼體零件的加工難點(diǎn)。

圖1 某殼體剖視圖

1. 零件分析

（1）零件材料分析。該零件材料為DT4E，屬于硬度較低、剛度較差的材料。DT4E材料在切削過(guò)程中有如下特點(diǎn)：材料質(zhì)地較軟、粘性較大；切削溫度高；切屑不易折斷，易粘結(jié)；刀具易磨損。

（2）零件結(jié)構(gòu)分析。此零件是液壓閥中的重要的功能零件，孔系表面要有高的硬度、好的耐磨性、強(qiáng)的耐腐蝕性、高的表面質(zhì)量，因此對(duì)零件的孔系表面進(jìn)行鍍鎳處理。φ4.5H7、φ4.7H7尺寸為鍍鎳后尺寸，因要求表面鍍鎳層厚度為9～12μm，因此機(jī)械加工需保證孔的鍍前尺寸mm，同時(shí)需保證孔系的形位公差要求（基準(zhǔn)A為零件左端φ35s7外圓）。

φ4.7H7孔與φ4.5H7孔聯(lián)接處要求R0.2mm，而兩孔的單邊差異只有0.1mm，這為加工帶來(lái)了難度，且一般刀具很難保證R要求。

（3）加工現(xiàn)狀。在加工過(guò)程中，存在以下問(wèn)題，造成零件的合格率低，產(chǎn)品不能按期交付。

因加工刀具、切削參數(shù)、切削應(yīng)力的影響，零件易于變形，精密小孔系尺寸不能滿足工藝鍍前尺寸的要求。

φ4.5 H 7孔的孔壁厚度＜1mm，加工過(guò)程因零件的變形，局部出現(xiàn)孔壁穿透現(xiàn)象。

精密小孔孔底根部要求R0.2mm，需通過(guò)修磨刀尖R保證，因手工修磨的刀尖R不規(guī)則，造成零件不合格。

為了提高零件的合格率，保證產(chǎn)品的按期交付，采取了以下措施。

2. 采取措施

（1）優(yōu)化工藝方案。工藝方案優(yōu)劣是影響零件加工質(zhì)量的重要因素，故首先從工藝方案上進(jìn)行優(yōu)化。

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)及尺寸特點(diǎn)，及多次試驗(yàn)的驗(yàn)證，將工藝方案優(yōu)化為粗加工→熱處理 →半精加工→精加工。細(xì)節(jié)如下：①粗加工去除大量的切削余量。②半精加工選用雙主軸加工中心，零件一次裝夾，除精密小孔系留精加工余量外，其余各尺寸加工至設(shè)計(jì)圖樣的要求，這樣可有效保證零件各尺寸及形位要求。孔系加工至，形位公差滿足圖樣要求。③精加工采用改進(jìn)鉸刀加工小孔，有效保證了孔的尺寸和形位公差要求。

（2）選擇合適的加工設(shè)備。對(duì)尺寸公差在千分位的零件，一般選擇的加工方法是研磨或坐標(biāo)磨。但對(duì)于材質(zhì)較軟，孔為盲孔且短孔的零件，因存在讓刀等因素，選擇這兩種方法不太理想，研磨加工會(huì)將孔加工成錐度孔，坐標(biāo)磨加工無(wú)法保證孔徑及孔底根部R0.2mm要求。

鑒于以上原因，結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選擇定位精度高、加工精度高、操作方便的瑞士精密小車床——肖布林SCHAUBLIN150作為加工此零件精密小孔系的設(shè)備。

鉸刀的工作部分由切削部分和校準(zhǔn)部分組成（見(jiàn)圖2）。切削部分為錐形，擔(dān)負(fù)主要切削工作。一般的設(shè)計(jì)角度為：主偏角5°～15°，前角 0°，后角5°～8°。校準(zhǔn)部分的作用是校正孔徑，修光孔壁和導(dǎo)向。為此，這部分帶有很窄的刃帶γO=0°，αO=0°，如圖3所示。

為保證孔徑尺寸，改制普通高速鋼，齒數(shù)為6齒的1201/4.6H7、1201/4.8H7鉸刀作為精加工刀具。采用成組刀具對(duì)精密小孔系進(jìn)行加工，并將03#、04#刀具的切削部分修磨出與校準(zhǔn)部分相似的刃帶，刀尖磨成R0.2mm。刀具參數(shù)如表1所示。

表1 刀具參數(shù)表

表2 加工參數(shù)表

（4）工裝的設(shè)計(jì)。為了能保證精密小孔系孔徑尺寸，同時(shí)不破壞半精加工時(shí)精密孔的狀態(tài)，采用自制浮動(dòng)彈簧夾頭（見(jiàn)圖4）夾持鉸刀。浮動(dòng)彈簧卡頭采用一種特殊設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)，既能使刀柄在平行于軸線方向浮動(dòng)，又能在垂直空間內(nèi)角度浮動(dòng)，以補(bǔ)償因機(jī)床熱變形、工件安裝、鉸刀等在水平軸向或在垂直空間內(nèi)的誤差。

該裝置主要由浮動(dòng)套、螺釘和過(guò)渡套組成。鉸刀柄部安裝在浮動(dòng)套內(nèi)，浮動(dòng)套與過(guò)渡套之間有0.2mm的間隙。加工過(guò)程中鉸刀可以隨工件自動(dòng)定心，螺釘可限制浮動(dòng)套與過(guò)渡套的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，將過(guò)渡套的錐柄插入車床尾座的套筒內(nèi)，形成了鉸刀與機(jī)床的浮動(dòng)聯(lián)接。在加工過(guò)程中鉸刀可存在3種浮動(dòng)：平行于軸線方向浮動(dòng)；垂直空間內(nèi)角度浮動(dòng)；平行于軸線方向和垂直空間內(nèi)角度同時(shí)浮動(dòng)。

（5）加工參數(shù)的優(yōu)化。通過(guò)多次試驗(yàn)，調(diào)整加工參數(shù)，最終選擇出表2所示加工參數(shù)，不但保證了零件精密小孔系孔的尺寸要求，而且加工效率相對(duì)較高。

圖2 鉸刀結(jié)構(gòu)圖

圖3 鉸刀角度圖

圖4 浮動(dòng)彈簧夾頭結(jié)構(gòu)圖

（6）切削液的選用。切削液是加工過(guò)程不可缺的要素，主要起潤(rùn)滑和冷卻作用，因03#、04#刀具存在刃帶，為減少切削時(shí)的摩擦力，保證精密小孔的加工精度，提高加工表面質(zhì)量，選用現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控車床常用的切削液作為此零件精加工的切削液。

3. 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)3批、共45件零件的加工，精密小孔系孔的合格數(shù)達(dá)到44件，合格率97.8%，解決了公司生產(chǎn)任務(wù)的交付，同時(shí)為公司在精密小孔系加工方面積累了經(jīng)驗(yàn)。此方法可推廣至其他精密孔系或精密孔的加工。