拉镗法在深孔加工中的应用

2015-02-20德州普利森机床有限公司山东253500鲁绪阁任传文李革志

金属加工(冷加工) 2015年2期

■德州普利森机床有限公司（山东 253500）鲁绪阁任传文贾强李革志

拉镗法在深孔加工中的应用

■德州普利森机床有限公司（山东 253500）鲁绪阁任传文贾强李革志

摘要：本文结合实际生产案例，对拉镗法的应用进行了论述与归纳，用结构图的形式表述了相应的实施方案，对深孔工件的加工具有一定指导意义。

所谓深孔，一般是指孔深与孔径之比>5，甚至到100或100以上的孔。深孔镗削是获得具有一定精度的深孔最常用的加工方法，通常情况下，深孔镗削的镗孔精度可达IT7～IT8，表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm。常规的推镗法是目前应用最为广泛的深孔镗削方式，但由于推镗结构中，镗杆始终处于轴向受压状态，特别是对于加工深径比较大的孔，镗杆会不可避免的出现压杆失稳现象，导致镗头导向部分磨损不均匀，从而出现加工孔轴线较大的偏斜及直线度误差，大量实际加工数据表明，即便严格保证刀具精度、刀具切入口精度，也无法将推镗法加工的轴线偏斜量稳定的控制在0.15mm（每米深度）以内。

基于以上情况，特别是各种有精度要求的深孔工件的出现，使得拉镗法的应用日渐广泛。拉镗法在镗削过程中，镗杆始终受拉，镗头沿着镗杆前进的直线方向做进给运动，通过各种辅具及工艺方法的保证，拉镗法加工孔的轴线偏斜可控制在0.05mm（每米深度）以内，主要用于加工大深径比的管件、有较高精度要求的深孔工件等。

1. 拉镗法的应用

（1）用于实现大的深径比。如图1所示，为一种拉镗加工大深径比工件的机床结构图。工件（通常为热拔、冷拔或离心铸造管料）装夹前首先进行预加工，将若干中心架定位面、前端15°锥面及卡环槽，以一定的同轴度要求加工出，其中15°锥面按卡盘体端部的内锥面来配，保证可以用图示的半圆卡环+压盘结构压紧，定位工件、密封并传递切削转矩。该结构采用床头主轴进油的方式，切削液携带切屑，经由镗杆与毛坯内孔的间隙，向工件的尾端排出，选择镗杆时需保证排屑空间，通常应保证镗杆与毛坯内孔间隙s≥2ap（吃刀深度），同时加工时适当提高进给量，保证切屑为卷状短碎屑。

该结构中，工件在切削过程中受拉力，弯曲变形的影响非常小，可以满足细长、薄壁工件的加工，同时由于出口端设置了镗杆导向，镗削的后半程中，加工孔形成的轴线有向机床轴线靠拢的趋势，因此可实现很大的加工深径比。用此结构可加工石油化工用裂解管，加工内孔φ100mm，在保证最终壁厚差要求的前提下，单节可实现的加工深度在8m以上。

图1　加工大深径比工件结构图

（2）用于保证加工孔轴线的位置精度要求。工件固定状态下实现加工孔的位置精度。如图2所示，图中工件为一石油机械用压裂泵的泵体，泵体上有相应的深孔，该孔的两端对相应基准均有位置度的要求，若采用常规BTA（内排屑）钻削—推镗的加工方式，孔的出口位置精度很难保证，若采用先加工孔，以孔为基准加工相应面的方式，会造成加工工艺过于复杂。现以拉镗法解决此类问题。

图2结构中所用拉镗头为内排屑拉镗头，采用授油器供油、通过镗杆内部向后排屑的加工方式，相对于图1中的外排屑拉镗头，其结构较为复杂，但该结构所配镗杆的规格要大于外排屑方式，刚性强，并且可以直接与BTA钻头联接。对于图2所示工件的加工，首先在授油器头部安装钻头导向套，授油器与床头座两端顶紧工件后，以BTA法钻通加工孔，将授油器头部更换为图2所示的导向组件7，同时更换拉镗刀具及导向套，对已加工孔（已产生偏斜）进行反向拉镗加工，根据孔的要求可以分为粗镗、精镗及滚压（拉滚）等工序依次完成，由于结构中镗杆的刚性好，加之拉镗头的自导向性好，可实现很高的加工孔轴线的位置精度。该结构同时可用来加工多平行孔、有孔距要求的平行相交孔等。

工件旋转状态下实现各加工孔的同轴度要求。如图3所示的多台阶孔工件，为保证各公差要求，常规加工工艺中，采用的方法是先加工φmm孔，以此孔为基准车工件外圆（保证最终测量壁厚一致），将基准A转移至工件外表面，通过外圆夹持工件再加工其他孔，其他孔的加工还需要以φmm孔为导向，首先加工引导孔，以保证各处的同轴要求，工件加工的难度随着台阶数的增加急剧增大。

加工图3所示工件简要工艺路线如下：①将坯料外圆（需留量）一并车出两端锥角、中心架定位面，同时车齐两端面，保证两端面对工件轴线的垂直度≤0.03mm。②用BTA深孔钻钻通长孔φ39mm。③拉镗孔，分为粗、半精及精3道工序完成，最终加工成φmm孔。④按相应深度拉镗加工φm m及φ54mm孔。⑤最终加工外圆。

现采用如图4所示的拉镗结构，采用工件、刀具双向回转的加工方式，同时采用加长内排屑拉镗头结构，拉镗出口端设置镗杆导向，加工孔轴线的偏斜可稳定的控制在0.05mm（每米深度）以内。工件两端由锥面（内顶尖）定位，整个加工过程均以两锥面所定位的工件轴线（机床中心线）为基准，各台阶孔位置精度不会产生相互影响。

以拉镗法加工多台阶孔，在深径比<50的情况下，台阶数的增加对工件加工难度的影响较小，相对于常规的推镗加工，其工艺路线简单、加工效率高。