深长孔提高镗孔精度的操作技巧
2018-5-9 来源：中国中车株洲电力机车有限公司 作者：杨和仲
【摘要】本文论述了SS4机车构架牵引座的重要性、加工的精度要求及加工的难度，据此，经过详细的工艺分析，找出了提高功效、适合的刀具、改进刀具角度及改进刀具刃磨的方法，解决了加工难，保证加工精度难的问题。
关键词：薄板；群钻；刀具
1. 概述
S S4机车构架牵引座是电力机车的主要部件，牵引系统质量的好与坏，可直接影响机车的牵引质量，机车构架牵引座是一关键部位，它的加工难度大、尺寸要求精度高，工件装夹刚性差；四个孔f60+0.048 +0m m孔的同轴误差要求为0.08m m。加工中总有孔钻飘位移误差较大的现象，表面粗糙度值过高达不到图样要求，尺寸精度难以控制。如图1~
图３所示。
2. 牵引座镗孔工艺分析
（1）构架属于Q235A大型板料焊接结构。16m m板料上钻孔，强度低、刚性差，板易产生变形。
（2）为达到图样技术要求，保证孔的同轴度要求，应一次将孔钻通，镗床主轴伸出过长，再加加长钻套，致使刀具刚性差，镗削时轴向跳动，钻头强度差，难保证钻头的定心精度。
（3）镗孔时，由于主轴，加长套轴向伸出过长，刚性差。产生振动，钻削后孔表面有波纹。表面粗糙度值高。
3. 解决牵引座镗孔的方法
构架属于大型板料焊接结构，用标准麻花钻头进行钻削，定心不是很理想，容易出现飘移，经过对钻头切削力分析，在钻削过程中，所有切削刃都要承受轴向力FX，径向力Fy及切向力Fz。径向力Fy对钻孔质量影响很大，造成孔经的扩大和孔口偏斜，影响钻削力的因素是螺旋角、顶角、横刃斜角、后角等。螺旋角越大，则切削刃的前角愈大，并改善了排屑情况，轴向力FX与扭矩M都显著降低。但当螺旋角β>30°时，其影响减小。
标准麻花钻在切削部分几何形状上存在一些问题，沿主切削刃各点前角值差别悬殊(由-30°~ +30°)，横刃上的前角竟达-54°～-60°，造成较大的轴向力和扭矩，使切削条件恶化。棱边近似为圆柱面的一部分，副后角为零度，摩擦严重，在主、副切削刃相交处，切削速度最大，散热条件最差，剧烈的摩擦，使切削刃磨损很快。两条主切削刃很长，切屑宽，各点切屑流出速度相差很大，切屑呈宽螺卷状，排屑不畅，切削液难于注入切削区。横刃较长，其前、后角与主切削刃后角不能分别控制。
经过改进，修磨效果不好。后将麻花钻改为群钻磨法，效果明显改善，原因是群钻综合应用了钻头的改良措施，经过试验证明，群钻可以解决加工过程中出现的问題，群钻切削部分的改进与效果如下：
①横刃及其附近的主切削刃上的各段前角都有不同程度的增大，圆弧刃（BC）平均增大10°；内刃（CD）平均增大25°，横刃增大4°~6°，大大改善了切削条件。
②圆弧刃不仅能起到良好的分屑作用，由于它在工作时切出一个凸形环圈，切削时能够很好定心，钻头不易偏摆，增加了钻削过程中钻头定心的稳定性。
③横刃缩短，前角增大，显著改善了心部的恶劣切削条件，可大大提高进给量，减小摩擦热。为保证横刃处一定的强度，应尽可能降低钻尖高度h，适当增大内刃顶角。
④由于群钻的切削刃锋利，切削变形小，加工钢件时，与标准麻花钻相比，其轴向力可降低35%~50%，扭矩可小10%~30%，使用寿命提高3~5倍，在保持同样使用寿命情况下，生产率可显著提高。此外，加工精度与表面质量也有所改善。
群钻是一种先进的麻花钻磨削方式，是早已得到了肯定的技术，由于其磨削难度较高，需操作者熟练掌握刃磨技术，如果解决了刃磨问题，必能获得更广泛应用。由于粗镗时余量的不均匀，致使精镗时产生振动，加工表面产生波纹对孔质量的影响极大，造成如下问题：①降低镗削表面的质量。②降低了刀具的使用寿命。③降低了生产效率。④降低了镗床的几何精度和运动精度。
由于镗孔的刀杆过长、刚性差，无法加装辅助支撑，故只能在刀具上想办法。对刀具切削力的分析。一般情况下，主切削力FY最大，FY、FX小一些。随着刀具几何参数、刃磨质量、磨损情况和切削用量的不同，FY、FX相对于FZ的比值在很大的范围内变化；FY=(0.15～0.7)FY；FX=(0.1～0.6)FZ。
镗刀采用较大的前角、后角和主偏角，以降低切削力和功率消耗，使切削轻快、减轻振动、减小摩擦、降低切削热；大的负值刃倾角，刀尖位于主切削刃的最低点，故刀尖部分强度较好，比较耐冲击和振动，避免崩刃现象的发生，控制了切削流动的方向。在切削用量上采用低速（30～50r/min），小进给(0.1～0.18mm/r)，可以使刀尖产生微量积削瘤，增大前角，保护了刀尖，使切削更加轻快，保证工件得到较高的表面质量。
4. 结语
改进后的效果，提高了工作效率。钻孔基本无钻飘的现象发生，钻孔时间比原来的缩短1/3。由于改进了刀具角度，基本无振刀现象，表面粗糙度值有所下降，尺寸精度达到了要求。加工一个构架牵引座时间，由原来的270min缩短为200min。
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