摘要：本文通过对16V280ZJ柴油机凸轮轴的材料及加工性能进行分析，对加工方式、刀具及加工参数进行优化，解决了20Cr材料深孔加工的难题。

     16V280ZJ柴油机凸轮轴深孔加工一直是某公司的加工难点，原加工工艺方式是通过麻花钻啄钻方法加工，工件是通过两次装夹，从两头两次钻削加工，把孔加工完毕，此加工工艺方法不但加工效率低，而且孔的表面质量及两端孔的同轴度不好，凸轮轴深孔在中间交接的地方一般错开2～5mm。凸轮轴生产线上有两台深孔钻床，为什么以前不用专门
的深孔加工设备加工？主要原因是16V280ZJ柴油机凸轮轴的材料是20Cr，材料软、不易断屑，经过二十多年的研究和摸索，也没有真正解决20Cr的加工难题。

     2007年，凸轮轴生产线上采购了一台T2120深孔加工设备来加工GE凸轮轴和280系列凸轮轴，当时设备厂家花费了九牛二虎之力也没有解决280凸轮轴深孔钻的难题，此设备也因此中断了最终验收。

     配件一车间凸轮轴生产线上一共有三台设备来加工凸轮轴的深孔，一台是卧式车床改造的是麻花钻钻削设备；一台是车床改造的喷吸钻深孔加工设备；一台是专用的T2120、BTA钻削方法16V280ZJ柴油机凸轮轴深孔加工的深孔加工设备。其中车床改造的麻花钻深孔加工设备状态十分差，跑、冒、滴、漏严重，设备一直处于超龄服役状态。为了提高280凸轮轴深孔加工效率、质量，淘汰超龄服役车床改造的麻花钻深孔加工设备，对凸轮轴深孔加工工艺进行研究攻关。

     1. 加工方式的确定

    凸轮轴生产线上两台专用的深孔加工设备，一台是用来加工240系列凸轮轴的喷吸钻，一台是用来加工GE凸轮轴的BTA钻，要淘汰超龄服役车床改造的麻花钻深孔加工设备， 280系列凸轮轴只能在喷吸钻或BTA钻上加工。由于喷吸钻是自己改造的，主轴功率、转速，切削液的压力和流量难以满足20Cr材料的深孔加工，更为关键的是喷吸钻的钻杆
是采用双杆形式，其中用来排屑的内杆直径比BTA钻的单杆直径要小许多，断屑的难度就更大。经过对两台设备的相关参数进行比较，最后确定在BTA钻上进行加工280系列凸轮轴。

     2. 加工参数的确定

     刀具采用可转位单杆B TA钻，这样不但可以提高试验的灵活性，也可以降低刀具的使用成本。经过多次工艺试验，最终确定刀片为断屑槽稍大的C形槽，后角为11°，中心刀片的后角为17°左右，主轴转速n=98r/min，进给速度f=30mm/min，开启一只液压泵，在这种情况下，断屑效果最好。正常加工采用开启一只液压泵，在钻杆堵塞时，手动把切屑去除后，在刀具切削之前，开启两只液压泵，或间断的开启一只、两只液压泵，把堵塞在钻杆里的切屑冲刷出来。图1所示是优化参数后，加工所得的切屑，图2所示是优化参数前所得的切屑。由图1、图2可知，优化参数后的断屑效果是可以满足20Cr加工要求的，优化参数前的切屑是根本不能满足BTA内排屑要求的。

              图1 优化参数后的切屑

      
  
           图2 优化参数前的切屑

    3. 效果比较

    采用BTA钻钻削加工的深孔表面质量远远比采用麻花钻加工的深孔要好，如图3、图4 所示，BTA钻加工的深孔表面粗糙度值基本上在3.2μm左右，而麻花钻加工的深孔表面粗糙度值很难达到Ra=25μm，因为麻花钻采用啄钻的方式进行排屑，且切屑较长，在一次又一次的排屑过程中，切屑会拉伤孔内壁。BTA钻削加工是采用一次装夹，钻通加工，孔的直线度相比以前两次装夹、两端加工钻通的工艺要提高许多，孔不存在交错的情况。凸轮轴深孔是为凸轮轴轴瓦提供润滑油的，其表面如果不光滑则清洗非常困难，清洁就很难达到要求。

     以前采用麻花钻加工16V280ZJ柴油凸轮轴需要两次装夹，钻削一节右4凸轮轴的加工时间就要90min左右，而现在运用BTA钻削加工，加工一节右4凸轮轴需要28min左右，加工效率大大提高。

                图3 BTA钻削的深孔

        
 
            图4 麻花钻钻削的深孔

      4. 结语

     目前配件一车间已应用BTA钻削加工280系列凸轮轴60多节，加工效果达到了项目预期的目标，但还有提高的空间。由图1可知，现在BTA加工所得的切屑满足BTA钻内排屑的要求，但其颜色是20Cr本体的颜色，不是紫色或褐色，这是因为20Cr材料太软，280系列凸轮轴在渗碳后，心部的硬度在120HBW左右。如能从热处理方面着手，提高凸轮轴基体材料，或渗碳后心部的硬度在200HBW左右，则其断屑的效果更好，而且可以通过提高切削速度和进给速度来提高加工效率。