CN104907596B - 一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，包括：粗钻内孔、精扩内孔、底部圆弧粗加工、底部圆弧精加工和检测，在对所述深孔的钻削过程中，采用工件作旋转运动、刀具做反方向的旋转运动和进给运动的方式；所述刀具采用特制的系列喷吸钻，其形成的负压使切屑能够容易排出而不用退刀排屑，同时通过刀体上的导向块支撑住刀具，以平衡钻削时的切削力。本发明提高了深孔的直线度，解决了深孔底部圆弧与深孔接刀大的问题，达到了产品质量稳定、切削效率高的效果，适用于大型柴油机用活塞杆的深孔加工，尤其能够高效地完成孔深超过孔径30倍且底部有大圆弧的深孔加工。

Description

一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法

技术领域

本发明涉及一种大型柴油机配件的加工工艺，尤其涉及一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

在大型柴油机中，设有深孔的活塞杆通常是锻造而成，请参阅图1，其深孔3的功能为通油冷却，虽然尺寸要求不高，但深孔3加工过程中存在的问题会影响后续工序的高精度加工。活塞杆深孔3的孔深通常超过孔径的30倍径以上，因此加工的长度较长，钻孔时容易发生偏斜，此外排屑条件不够理想等因素也导致加工效率不高；活塞杆深孔3底部的圆弧2通常在车床上用反镗刀进行加工，但由于刀具悬伸过长，切削参数很低生产效率低下，加上工件变形导致校调基准不统一，因而常常出现底部圆弧2与深孔3接刀大的问题，为此，需要花费大量的时间进行打磨。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，通过合理科学地安排切削顺序和采用专用刀具，解决深孔排屑问题，最大限度地得到最佳的孔直线度，完成深孔底部大圆弧的加工，解决深孔底部圆弧与深孔接刀大的问题；同时在保证质量的前提下，达到一定的生产效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，其包括：粗钻内孔、精扩内孔、底部圆弧粗加工、底部圆弧精加工和检测，在对所述深孔的钻削过程中，采用工件作旋转运动、刀具做反方向的旋转运动和进给运动的方式。

进一步地，所述加工方法包括如下步骤：

1)粗钻内孔

在工件上预加工出阶梯导向孔，其小端部分作为粗钻内孔时的导向基准，大端部分作为精扩内孔时的导向基准，所述刀具采用喷吸钻，该喷吸钻采用可转位刀片且刀体上设有导向块，该导向块在所述阶梯导向孔的小端部分内支撑住所述喷吸钻且同时平衡钻削时的切削力；

将所述喷吸钻定位在所述阶梯导向孔的小端部分中进行粗钻内孔，钻削过程中不用退刀而是通过所述喷吸钻中形成的负压容易地排出切屑；

2)精扩内孔

所述刀具采用单刃扩孔钻，该单刃扩孔钻的刀体上设有用以调整钻头外径的周边刀卡和用以平衡径向切削力的导向块；

调整好钻头外径尺寸后，所述单刃扩孔钻定位在所述阶梯导向孔的大端部分中进行扩孔加工，完成所述深孔的加工；

3)底部圆弧粗加工

所述刀具采用非标订制的第一圆弧喷吸钻，该第一圆弧喷吸钻包括数片三角形刀片、酚醛胶木导向块和硬质合金导向块，所述数片三角形刀片交错分布形成近似所述的底部圆弧，所述酚醛胶木导向块和硬质合金导向块设置于所述第一圆弧喷吸钻的刀体上，该酚醛胶木导向块利用本身的压缩性在所述第一圆弧喷吸钻进出所述深孔时保护精扩后的深孔而不破坏其精度，该硬质合金导向块用以平衡切削力；

调整酚醛胶木导向块使之外径大于当前孔径，调整硬质合金导向块使之外径小于当前孔径，然后所述第一圆弧喷吸钻伸入所述深孔对所述底部圆弧进行粗加工，加工后在直径和深度方向留有余量；

4)底部圆弧精加工

所述刀具采用非标订制的第二圆弧喷吸钻，该第二圆弧喷吸钻包括有两成型刀片、三端面刀片、硬质合金导向块和酚醛胶木导向块，所述两成型刀片负责加工所述底部圆弧，对称地配置于所述第二圆弧喷吸钻的刀体的头部外侧，所述三端面刀片交错分布在于所述刀体的头部中央，当过切时参与切削以确保刀具不受损害，所述硬质合金导向块和酚醛胶木导向块均布于所述刀体的外周；

调整酚醛胶木导向块使之外径大于当前孔径，调整硬质合金导向块使之外径小于当前孔径，然后所述第二圆弧喷吸钻伸入所述深孔对所述底部圆弧进行精加工，达到所述底部圆弧与深孔的接刀良好，完成所述底部圆弧的加工；

5)检测

采用测厚仪检测所述深孔的直线度误差，用反光镜观察所述底部圆弧与深孔的接刀状况，达到要求即完成所述柴油机活塞杆深孔的加工。

进一步地，所述的步骤2)中，所述单刃扩孔钻的刀具主偏角为75度。

本发明所述加工方法切削顺序安排科学合理、实施方便，同时采用专用刀具，利用钻头上的导向块在阶梯导向孔内支撑住钻头，平衡钻削时的切削力，获得了最佳的深孔直线度，本发明解决了深孔排屑的问题，提高了加工精度，保证了加工质量，达到了较高的生产效率。

附图说明

图1是柴油机活塞杆的剖视图。

图2是本发明的加工流程图。

图3是本发明的喷吸钻示意图。

图4是本发明的单刃扩孔钻示意图。

图5是本发明的第一圆弧喷吸钻示意图。

图6是本发明的第二圆弧喷吸钻示意图。

图7是图6的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但不能以此限制本发明的保护范围。

以一个外径为Φ310，长度为4695mm的柴油机活塞杆的加工为实施例，加工的深孔2的直径为Φ150，深孔2的长度为4549mm，深孔2的底部圆弧3的半径为R32，要求直线度<0.2mm，具体加工过程如下：

为获得最佳的直线度，加工过程中采用工件作旋转运动、刀具做反方向的旋转运动和进给运动的方式。

步骤1，粗钻内孔

刀具使用喷吸钻，见图3，该喷吸钻使用可转位刀片11，切削用量大、断屑好，喷吸钻中形成的负压使切屑在系统压力不高的情况下也能容易排出，不用退刀排屑，故钻孔的效率较高；喷吸钻的刀体上设有导向块12，该导向块12在所述阶梯导向孔的小端部分内支撑住所述喷吸钻，同时能够平衡钻削时的切削力。

在工件上预加工出阶梯导向孔，其小端部分直径为Φ125～Φ125.05，大端部分直径为Φ150～Φ150.05。将所述喷吸钻定位在所述阶梯导向孔的小端部分(Φ125～Φ125.05)中进行粗钻内孔。切削参数设定如下：

工件转速：21rev/min，

钻杆钻速：155 rev/min，

进给速度：25 mm/min，

钻削直径为Φ125～Φ125.05，深度为4516 mm。

步骤2，精扩内孔

精扩内孔一方面可以消除孔的偏移量，提升孔壁粗糙度；另一方面可以控制孔口和深孔内部尺寸的一致，为后续加工打下基础。刀具选用单刃扩孔钻，见图4，该刀具主偏角为75度，刀体上设有用以调整钻头外径的周边刀卡22，以及为平衡径向切削力的导向块21。

调整好钻头外径尺寸后，利用所述的阶梯导向孔的大端部分定位，该单刃扩孔钻深入深孔3中进行扩孔加工。切削参数设定如下：

工件转速：30rev/min，

钻杆钻速：120 rev/min，

进给速度：28 mm/min，

扩孔直径为Φ150～Φ150.05，深度为4516mm。

步骤3，底部圆弧粗加工

刀具使用非标订制的第一圆弧喷吸钻，见图5，用8片三角形刀片31交错分布地安装在刀体头部，该三角形刀片31刀尖的包络线形成近似所述底部圆弧的R32圆弧；刀体上设有酚醛胶木导向块32和硬质合金导向块33。

加工前先调整导向块，让酚醛胶木导向块32的外径大于当前孔径0.1mm，硬质合金导向块33的外径小于当前孔径0.1mm，这样充分利用酚醛胶木导向块32的压缩性，可以使第一圆弧喷吸钻进出深孔3时不破坏精扩后的深孔3而保护其精度，同时钻削时硬质合金导向块33又能起到真正的导向作用。加工后直径和深度方向留0.5mm余量。切削参数设定如下：

工件转速：15rev/min，

钻杆钻速：80 rev/min，

进给速度：6 mm/min，

深度为4548.5mm。

步骤4，底部圆弧精加工

刀具使用非标订制的第二圆弧喷吸钻，见图6和图7，刀具上设有两片成型刀片41和三片端面刀片42，刀体的头部外周均布配置有四块硬质合金导向块43，刀体中部的外周对称地配置有两块长120mm的酚醛胶木导向块44。所述成型刀片41负责加工底部圆弧3，对称地配置于所述第二圆弧喷吸钻的刀体的头部外侧；所述端面刀片42交错分布在所述刀体的头部中央，当钻深过切时可参与切削，确保刀具不损害。

调整酚醛胶木导向块44和硬质合金导向块43，使酚醛胶木导向块44的外径大于当前孔径0.1 mm，使硬质合金导向块43的外径小于当前孔径0.1 mm，然后所述第二圆弧喷吸钻伸入所述深孔3对所述底部圆弧2进行精加工，达到所述底部圆弧2与深孔3的接刀良好，完成所述底部圆弧2的加工。

第二圆弧喷吸钻实际切深在1毫米左右，切削参数设定如下：

工件转速：5rev/min，

钻杆钻速：25 rev/min，

进给速度：1 mm/min，

深度为4549 mm。

步骤5，检测

上述加工工序完成后，通过测厚仪检测孔的直线度，结果误差为0.12/4400，达到要求；从中心孔1处，见图1，伸进反光镜观察深孔3和底部圆弧2，结果为，底部圆弧2与深孔3接刀良好，无需打磨，达到要求。

本实施例的加工效率比传统加工方法提高6倍。

以上所述仅为本发明的最佳实施方式，但本发明要求的保护范围不仅限于上述实施例，任何本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，能够不经过创造性劳动获得的显而易见的等效变换和替代方案，均属于本发明的范畴。

Claims (2)

1.一种用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，其特征在于：所述的加工方法包括：粗钻内孔、精扩内孔、底部圆弧粗加工、底部圆弧精加工和检测，在对所述深孔的钻削过程中，采用工件作旋转运动、刀具做反方向的旋转运动和进给运动的方式；所述加工方法包括如下步骤：

1)粗钻内孔

在工件上预加工出阶梯导向孔，其小端部分作为粗钻内孔时的导向基准，大端部分作为精扩内孔时的导向基准，所述刀具采用喷吸钻，该喷吸钻采用可转位刀片且刀体上设有导向块，该导向块在所述阶梯导向孔的小端部分内支撑住所述喷吸钻且同时平衡钻削时的切削力；

将所述喷吸钻定位在所述阶梯导向孔的小端部分中进行粗钻内孔，钻削过程中不用退刀而是通过所述喷吸钻中形成的负压容易地排出切屑；

2)精扩内孔

所述刀具采用单刃扩孔钻，该单刃扩孔钻的刀体上设有用以调整钻头外径的周边刀卡和用以平衡径向切削力的导向块；

调整好钻头外径尺寸后，所述单刃扩孔钻定位在所述阶梯导向孔的大端部分中进行扩孔加工，完成所述深孔的加工；

3)底部圆弧粗加工

所述刀具采用非标订制的第一圆弧喷吸钻，该第一圆弧喷吸钻包括数片三角形刀片、酚醛胶木导向块和硬质合金导向块，所述数片三角形刀片交错分布且其刀尖的包络线形成近似所述的底部圆弧的圆弧，所述酚醛胶木导向块和硬质合金导向块设置于所述第一圆弧喷吸钻的刀体上，该酚醛胶木导向块利用本身的压缩性在所述第一圆弧喷吸钻进出所述深孔时保护精扩后的深孔而不破坏其精度，该硬质合金导向块用以平衡切削力；

调整酚醛胶木导向块使之外径大于当前孔径，调整硬质合金导向块使之外径小于当前孔径，然后所述第一圆弧喷吸钻伸入所述深孔对所述底部圆弧进行粗加工，加工后在直径和深度方向留有余量；

4)底部圆弧精加工

所述刀具采用非标订制的第二圆弧喷吸钻，该第二圆弧喷吸钻包括有两成型刀片、三端面刀片、硬质合金导向块和酚醛胶木导向块，所述两成型刀片负责加工所述底部圆弧，对称地配置于所述第二圆弧喷吸钻的刀体的头部外侧，所述三端面刀片交错分布在于所述刀体的头部中央，当过切时参与切削以确保刀具不受损害，所述硬质合金导向块和酚醛胶木导向块均布于所述刀体的外周；

调整酚醛胶木导向块使之外径大于当前孔径，调整硬质合金导向块使之外径小于当前孔径，然后所述第二圆弧喷吸钻伸入所述深孔对所述底部圆弧进行精加工，达到所述底部圆弧与深孔的接刀良好，完成所述底部圆弧的加工；

5)检测

采用测厚仪检测所述深孔的直线度误差，用反光镜观察所述底部圆弧与深孔的接刀状况，达到要求即完成所述柴油机活塞杆深孔的加工。

2.根据权利要求1所述的用于柴油机活塞杆深孔的加工方法，其特征在于：所述的步骤2)中，所述单刃扩孔钻的刀具主偏角为75度。