1. 零件結構
筆(bi)者公司承(cheng)制的(de)產品加工(gong)制造任務中，有一種電磁閥(fa)，在生產過(guo)程(cheng)中遇到(dao)了(le)按照傳統方(fang)法(fa)無法(fa)加工(gong)的(de)深(shen)腔小孔難題——其(qi)深(shen)腔之(zhi)深(shen)、小孔之(zhi)小是以往沒有遇到(dao)的(de)，具(ju)體零件尺寸如圖(tu)(tu)1、圖(tu)(tu)2所示。該零件的(de)加工(gong)難度非(fei)常(chang)大，如何(he)保證加工(gong)質量讓(rang)我們頗費周(zhou)折。
2. 加工難點分析
由圖1 、圖2 可以看出， 深腔(qiang)小(xiao)孔(kong)精度(du)要(yao)求(qiu)極高： 深腔(qiang)為(wei)(wei)(wei)(wei)φ 16mm，深度(du)達到了(le)40mm；深腔(qiang)內小(xiao)孔(kong)為(wei)(wei)(wei)(wei)φ（0.5±0.02）mm，且小(xiao)孔(kong)頂部帶有凸(tu)(tu)臺形(xing)(xing)密(mi)(mi)封面，外(wai)圓φ 1mm，小(xiao)孔(kong)直徑0.5mm、深度(du)5mm，深腔(qiang)小(xiao)孔(kong)與(yu)凸(tu)(tu)臺形(xing)(xing)密(mi)(mi)封面同(tong)軸度(du)要(yao)求(qiu)為(wei)(wei)(wei)(wei)φ 0.01mm，凸(tu)(tu)臺形(xing)(xing)密(mi)(mi)封面與(yu)深腔(qiang)垂(chui)直度(du)要(yao)求(qiu)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.01mm，必須(xu)一次裝夾(jia)加工完成(cheng)，且不能(neng)有任(ren)何的偏斜(xie)，否(fou)則不能(neng)滿足圖樣要(yao)求(qiu)。
該零件內(nei)深腔小孔直(zhi)徑(jing)與長度之比(bi)為1:10，屬于深孔加工。
由(you)于(yu)孔(kong)的深度(du)與直徑之比(bi)較大，且小孔(kong)又處(chu)于(yu)深腔內部(bu)，導致(zhi)(zhi)鉆桿細長，剛性差，工作時容易(yi)產生(sheng)偏斜和振動，因此，孔(kong)的精(jing)度(du)及表面質(zhi)量(liang)難以控制；另外(wai)，由(you)于(yu)零(ling)件材料為(wei)1Cr18Ni9Ti，斷(duan)屑(xie)不好，則可能(neng)由(you)于(yu)切屑(xie)堵塞(sai)而導致(zhi)(zhi)鉆頭損壞，無法保證孔(kong)的加工質(zhi)量(liang)。
3. 加工方法探索
針對此難題，前期進行(xing)了如下探索(suo)：
（1）定制加(jia)長鉆頭：先后定制了加(jia)長的高速(su)鋼(gang)鉆頭、合金鋼(gang)鉆頭10余把，由于鉆頭本身韌性有限，鉆削熱量不易(yi)(yi)散發(fa)，排屑空間小、易(yi)(yi)堵塞(sai)，在加(jia)工過程中鉆頭極易(yi)(yi)折斷，即(ji)便是進給量控制得(de)非常微小也無法保(bao)證(zheng)。
（2）采(cai)用激光打孔(kong)技(ji)術：利用激光打孔(kong)機加工此深腔小孔(kong)，結果測量發(fa)現(xian)小孔(kong)的圓度較差，關鍵問題是利用激光打孔(kong)機加工必須要(yao)二次(ci)裝(zhuang)卡，基本不可(ke)能保證深腔小孔(kong)與(yu)凸臺形密(mi)封面同(tong)軸度φ 0.01mm的要(yao)求。
4. 工藝分析
在(zai)深腔內的深孔加工，影(ying)響(xiang)其加工質量(liang)的因素有兩個方面：
（1）鉆頭的(de)剛度：鉆桿(gan)細(xi)長，剛性差，工作(zuo)時容易產生偏斜、振動及(ji)(ji)斷裂(lie)，影響孔的(de)精度及(ji)(ji)表面質量。
（2）排屑(xie)：孔小且深，排屑(xie)通道長，鉆削時(shi)是在近(jin)似封閉的狀(zhuang)況下工作的，由于時(shi)間(jian)較(jiao)長，斷屑(xie)不好，排屑(xie)不暢(chang)，則可能由于切屑(xie)堵塞而(er)導致(zhi)鉆頭損壞，無法保證孔的加工質(zhi)量。
5. 采取的措施
針對深孔(kong)(kong)加工的特(te)殊性及對深孔(kong)(kong)鉆的要求(qiu)，吸取(qu)(qu)以往經驗，結合深腔(qiang)小孔(kong)(kong)的特(te)點， 采取(qu)(qu)了如下措施：
（1）設計鉆(zhan)(zhan)削(xue)刀具(ju)裝(zhuang)卡(ka)裝(zhuang)置(zhi)，增加鉆(zhan)(zhan)頭(tou)的(de)(de)剛性(xing)。鉆(zhan)(zhan)削(xue)刀具(ju)裝(zhuang)卡(ka)裝(zhuang)置(zhi)采用包裹式結構，減少鉆(zhan)(zhan)頭(tou)的(de)(de)裸露部分（見圖(tu)3），以(yi)提高鉆(zhan)(zhan)頭(tou)剛度和強(qiang)度。并設置(zhi)切(qie)削(xue)液流道，借助一(yi)定(ding)壓(ya)力(li)切(qie)削(xue)液的(de)(de)作用促使切(qie)屑(xie)強(qiang)制排出，達到排屑(xie)和冷卻的(de)(de)目的(de)(de)。
（2）改(gai)進(jin)(jin)鉆削刀(dao)具。為(wei)保(bao)證深腔小孔的表面(mian)粗糙度要(yao)求，需(xu)要(yao)麻花鉆粗加(jia)(jia)工后，用(yong)(yong)鉸(jiao)刀(dao)進(jin)(jin)行精(jing)加(jia)(jia)工。為(wei)提高(gao)鉸(jiao)刀(dao)韌(ren)(ren)性、防止(zhi)加(jia)(jia)工中鉸(jiao)刀(dao)的損傷，采用(yong)(yong)齒數減半的方式，對鉸(jiao)刀(dao)進(jin)(jin)行改(gai)進(jin)(jin)，減小了進(jin)(jin)給(gei)量，增(zeng)大了排屑(xie)和(he)容(rong)屑(xie)空間，具有韌(ren)(ren)性好、散熱好和(he)排屑(xie)好的優點。
（3）實現手動進給(gei)鉆(zhan)削(xue)，有效(xiao)(xiao)減小鉆(zhan)頭折斷的(de)可(ke)能性。設(she)計有鉆(zhan)套(tao)，可(ke)以實現手動進給(gei)鉆(zhan)削(xue)。即使加工(gong)(gong)設(she)備非常精密，也是(shi)機械式的(de)進給(gei)，無法反饋切削(xue)力度(du)，而靠手工(gong)(gong)進給(gei)，則能控(kong)制合(he)適的(de)進給(gei)量(liang)，一旦感(gan)覺(jue)切削(xue)力過大(da)或者(zhe)有鉆(zhan)偏的(de)跡象，馬上退回鉆(zhan)頭。鉆(zhan)套(tao)與工(gong)(gong)裝本體配合(he)間隙控(kong)制在0.005mm以內，對深(shen)度(du)較深(shen)的(de)小孔(kong)加工(gong)(gong)尤(you)為(wei)有效(xiao)(xiao)。此種方(fang)法可(ke)以在車(che)床上加工(gong)(gong)φ 0.2mm小孔(kong)。
6. 工藝方法
加(jia)工工藝方(fang)法為(wei)：①中心鉆定位、軸向進給(gei)(gei)分6次(ci)完成，最后2次(ci)進給(gei)(gei)靠手動進給(gei)(gei)。②經(jing)過3次(ci)空進給(gei)(gei)量去毛刺，保證小(xiao)孔的表面粗糙度(du)要求。
7. 測量方法
在圖2 中， 中心小孔直(zhi)徑（0.5±0.02）mm和(he)小孔頂部凸臺(tai)形密(mi)封面外圓φ 1mm，不能在加工(gong)設備上(shang)直(zhi)接測(ce)量(liang)(liang)。公司采用(yong)的(de)測(ce)量(liang)(liang)方(fang)法是將零件取下后，用(yong)帶刻度的(de)小型(xing)工(gong)具顯微鏡(jing)測(ce)量(liang)(liang)和(he)影(ying)像(xiang)測(ce)量(liang)(liang)儀測(ce)量(liang)(liang)相(xiang)結合的(de)方(fang)式。
加工(gong)的(de)第一(yi)件零(ling)件先用帶刻(ke)度的(de)小型(xing)工(gong)具(ju)顯微鏡測(ce)(ce)量(liang)，該顯微鏡可放大30倍(bei)，通過(guo)調節刻(ke)度線，測(ce)(ce)量(liang)尺寸φ（0.5±0.02）mm和φ 1mm，記錄(lu)實(shi)測(ce)(ce)值。然后將(jiang)該零(ling)件深腔(qiang)去除，即將(jiang)凸臺形密封面外圓φ 1mm凸出在外，而(er)非(fei)深腔(qiang)內，再用影像測(ce)(ce)量(liang)儀(yi)測(ce)(ce)量(liang)，影像測(ce)(ce)量(liang)儀(yi)放大倍(bei)數在30～200倍(bei)范圍內可調，也采用30倍(bei)測(ce)(ce)量(liang)，記錄(lu)實(shi)測(ce)(ce)值， 比(bi)較兩者測(ce)(ce)量(liang)結果，測(ce)(ce)量(liang)值滿足公差要求(qiu)則進行批量(liang)加工(gong)。批量(liang)零(ling)件采用30倍(bei)小型(xing)工(gong)具(ju)顯微鏡100%測(ce)(ce)量(liang)。
8. 結語
采取(qu)上述(shu)措施和工藝(yi)方法，解決了深腔深孔加工無法保證(zheng)加工質(zhi)量的難(nan)題，有效地保證(zheng)了小孔精度(du)和公差要求(qiu)。經檢驗，各項指標均滿(man)足圖樣要求(qiu)。