大余量毛坯孔的加工工艺与刀具设计（一）
<p> 1问题的提出</p><p> 在某厂“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目中，要求加工两端孔至尺寸Ø60，孔口倒角4×30°，表面粗糙度Ra12.5。工件孔为铸造底孔，工件材料ZG270-500，硬度>HB143。原定单边加工余量5mm，而实际由于毛坯质量差，铸造孔偏心严重，加工余量极不均匀，单边余量最大为9mm，最小为1mm)，给定位孔的加工带来很大困难，加工废品率较高。我们通过“前后桥壳体加工两端定位孔镗车床技术改造”项目对此进行了攻关，通过不同加工方案的对比，选择钻扩孔工艺并设计了专用扩孔钻，解决了该大余量孔的加工难题。</p>
<p> 2镗孔工艺</p>
<p> 根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。</p>
<p> 在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。由于孔径只有Ø60mm，孔深65mm，因此镗杆直径最大不超过Ø46mm，镗刀杆最大截面尺寸为14×14mm，压紧螺钉最大直径为M8。由于是在镗杆上钻孔及攻丝，进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。</p>
<p> 在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：用第一把镗刀先镗去5～6mm的余量，再用第二把镗刀镗去剩余余量，最后用倒角刀加工4×30°的倒角，但其中任何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。</p>
<p> 安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。</p>
<p> 此外，由于工件为铸钢件，其切屑呈连续状，因此加工过程中的排屑也是一个非常重要的问题。而采用镗孔工艺，镗杆与工件孔壁间的空间很小，在卧式镗床上加工时切屑易堵塞在镗刀切削刃附近，所以经常出现打刀现象。</p>
<p> 3扩孔工艺</p>
<p> 由于扩孔钻在钻削时是四个齿同时参加切削，切削过程中其切削力可相互平衡，在相同的切削进给量下，扩孔钻每齿的切削余量是镗刀的四分之一，每齿切削负荷大大降低；扩孔钻的整体刚性远大于镗刀，刀具的耐用度也大大提高；此外，扩孔钻带有螺旋槽，有足够的容屑空间，加工过程中切屑能顺利沿螺旋槽排出，可满足工件加工精度和表面粗糙度要求。因此，在相同的加工余量下，只要机床的刚性有保证，采用扩孔工艺的效率远远高于镗孔的效率。</p>
<p> 扩孔钻设计，结构特点</p>
<p> 扩孔钻有整体、镶齿、套装等多种形式，应根据不同使用情况进行选择。针对本工件的加工条件，我们选用套装式扩孔钻，刀具用一个M16螺钉压紧。该刀具具有以下优点：</p>
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