佟明波 崔志刚
哈尔滨电机厂有限责任公司 黑龙江哈尔滨 150040
摘 要：介绍联轴螺钉深孔加工方法，详细指出了数控深孔钻床、合金内冷钻头及系列辅助系统的应用范围，以及达到的效果。
1项目来源
电机公司水轮机机组和水轮发电机机组都有联轴螺钉（联轴螺栓、联轴螺柱）产品零件，该部件结构上基本都有装测量工具的深孔，由于孔径较小、深度较深、长径比较大、尺寸要求较高，导致加工非常困难。早期应用卧式车床尾座手动进给，导致加工光洁度较差、加工效率低，劳动强度大；后来采用数控镗床加工，容易造成位置精度差，反复退出钻头排屑、冷却，加工效率也不够理想。由于该零件数量较大，加工质量和效率急待提高。为提高产品质量，有效的解决生产效率的技术瓶颈，对这一现象进行攻关解决。
2目的意义
通过选用先进的卧式数控深孔钻床进行深孔加工、选择高效内冷钻头、加强润滑循环系统、装卸简便、刃具可磨制修复、合理选用切削参数等多项技术方法，极大的提升产品质量和加工效率，解决生产瓶颈，为今后加工此类零件加工探索出先进模式，在技术准备中推广应用。
3技术难点
联轴螺钉深孔长径比接近50倍，排屑、冷却都比较困难，造成产品质量差、加工效率低。要提高深孔的表面光洁度、提高深孔加工效率、提高深孔位置精度。
4主要技术内容
4.1研究内容
针对产品零件特点，选用先进的卧式数控深孔钻床（图1所示）进行加工。它具有装夹稳定，安装方便等优点，并采用先进的装夹找正方式。同时采用高压切削油冷却排屑系统（图2所示），以防止加工过程中的变形和表面光洁度的降低。
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加工中所使用的钻头为内冷合金钻头（图3所示），内冷可防止加工中的变形，同时降低刀具磨损。钻头角度是通过一系列的试验，最终得最优角度，使钻头在加工中更锋利，也更耐用。而且配上钻头定位系统（图4所示）和钻头支撑系统（图5所示），使加工更稳定，也减少批量生产重复定位的麻烦。
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为使冷却液可重复使用和铁屑回收方便，增加了切削油过滤冷却系统。其中包括，油屑分离（图6所示），然后进行滤纸过滤（图7所示），最后进行切削油冷却（图8所示）。
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4.2数据整理分析
采用数控深孔钻床与普通卧式车床、NC110镗床加工深孔对比（表1），以加工联轴螺栓深孔Φ20×1000为例，长径比50倍，总结三种加工方式加工周期表（表2）。
表1：采用数控深孔钻床与普通卧式车床、NC110镗床加工深孔对比
卧式数控深孔钻床 普通卧式车床 NC110镗床
找正方式 一端三爪卡盘自定心，一端放在中心架上，依靠百分表找圆心。批量生产时，装夹效率较高。 一端三爪卡盘自定心，一端顶中心孔加工外圆，然后固定中心架定心，松开顶尖。 将工件放置在V型铁上，利用百分表确定圆心。
加工方式 工件不动，钻头转动。 工件转动，钻头不动。 工件不动，钻头转动。
钻头冷却方式 深孔切削油进入深孔内部冷却，钻头切削刃部位持续降温冷却。
最大流量（分级调整）：100L/min
枪钻冷却系统最大压力：10 MPa （手动可调）
冷却液冷却，工件端面冷却，冷却液很难进入深孔内部，需在加工中操作者手动频繁滑动尾座退出钻头进行降温冷却。 冷却液冷却，工件端面冷却，冷却液很难进入深孔内部，钻头数控自动间歇性退出工件降温冷却。
进给方式 数控自动连续进给 手动间歇进给 数控自动间歇性进给
排屑方式 安装枪钻钻套导向、密封装置，通过高压油油压冲洗进行排屑。 需在加工中操作者手动频繁滑动尾座退出钻头清理铁屑。 数控设定钻头退出频率，退出钻头时将铁屑带出。
钻头类型 合金内冷钻头，W型切削方式，切削刃接触面积大，切削热量分散，因切削部位持续降温冷却，钻头磨损较小，延长钻头使用寿命，提升加工效率，降低制造成本。 高速钢麻花钻，切削刃接触面积小，钻头不能及时冷却，易损伤钻头。 先使用麻花钻加工一段，然后使用W型钻头，钻头不能及时冷却，易损伤钻头。
加工孔表面粗糙度 Ra3.2 Ra12.5 Ra6.4
劳动强度 弱 强 一般
位置精度 高 高 一般
加工效率 高(2.30小时) 低(5小时) 一般(3.30小时)
专用刃磨工具 有 无 无
钻头支撑辅助系统 用于支撑刀杆，加强刀具刚性，防止刀杆颤动，提高加工精度。40倍直径的距离使用一个支撑。 无 无
钻头引导 钻头穿过钻头引导套对工件直接进行加工，钻头与引导套之间0.01-0.02mm间隙，有效控制降低钻头颤动，提高钻孔尺寸精度。 先使用短钻头加工一定长度，再用长钻头继续加工。 先使用短钻头加工一定长度，再用长钻头继续加工。
切削冷却循环系统 油屑分离装置，油过滤装置，油冷却降温装置（油温可手动控制）对切削油循环利用。 普通循环系统 普通循环系统
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5结论
通过对数控深孔钻床、合金内冷钻头及系列辅助系统的应用，联轴螺钉深孔加工的尺寸精度、表面光洁度、位置精度、加工效率都得到了大幅提升。最终加工深孔光洁度达到Ra3.2以上；尺寸精度能够控制在0.06mm以内；位置精度正常材质可控制在1mm以内。加工效率比卧式车床提高50%、比镗床加工提高约30%，通过实验件加工后进行局部优化，现技术已全面成熟。已开始陆续应用到实际产品加工中，效果显著，比较目前常用镗床加工方式缩短加工周期近30%，以2016年估算降低制造成本约4万元，解决了联轴螺钉深孔加工瓶颈，为公司深孔产品的高精度、高效率加工探索出全新工艺技术加工方案。
[参考文献]
[1]梁继海. 深孔加工技术浅谈[J]. 商情，2009，(22)：88-89.
[2]潘 鑫. 现代深孔加工技术评价[J]. 机械设计与制造，2008，(4):12-14.
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作者简介：佟明波（1975--），男，大专，助理工程师，从事机械加工工艺工作。