国产孔加工刀具的创新：深孔变径镗加工技术

在国内装备制造业飞速发展的时代背景下，装备制造业的产品设计理念、设计方法和设计能力也在不断提升，创新能力也越来越强，这对产品的加工工艺、金属切削刀具等都提出了更高的要求。

在各类加工形式中，孔的加工是难度较大的一类，由于孔加工是对零件内表面进行加工，加工过程的观察、控制相对困难，因此孔加工比外圆等开放型表面的加工难度大，而在各类孔加工中，复杂、异型、深孔的加工尤为困难。例如：瓶腔深孔的加工，异型深孔的加工，深盲孔平底的加工，都对刀具提出了更高的要求。

孔加工工具

这些孔的加工有以下几个方面的要求：

1.深孔加工要解决抗振问题；

2.深孔瓶腔要解决径向进刀问题；

3.对于瓶腔孔精度及光洁度较高，刀具要具有精确进刀的同时，还要具有光整加工的能力；

4.深孔盲孔加工要解决后排屑问题，同时解决冷却问题、密封问题。

数控变径镗削系统在制造工业的各种领域得到了应用，包括石油工业、汽车工业和航空航天工业，以及军工企业等。从压力阀的加工到飞机的起落装置。

变径镗削系统都含有一个由机床CNC系统控制的精密的内部执行机构，以精确地控制实际加工过程中刀具的径向移动。它可用于多个直径不同孔的加工，也可用于复杂几何轮廓的自动加工，比如圆锥、圆柱、倒角、多直径轮廓和螺纹。

目前通行的变径镗都要求镗铣床具有W轴，通过机床W轴移动在刀具当中转化为U轴运动，这样U轴与Z轴联动，形成各种母线的回转内腔。

当前，具有W轴的镗铣床价格比较昂贵，中小企业少有这样设备，各企业使用的镗铣床，三坐标占绝大多数，都不具有W轴功能。针对这种情况，西安万威开发的变径镗是可以在三坐标镗铣床上使用的，即远端微调变径镗，在石油行业的采油树设备的阀腔孔加工中获得了成功。

一个加工实例，是采油树一个零件局部图。瓶颈孔为Φ52，瓶腔有三个台阶分别为Φ69、Φ78、Φ81，阀座孔深为500mm，粗糙度为Ra0.4。

这个孔具备了前三项特征。所以，该零件阀座孔是比较典型瓶腔深孔。

下面就以这个孔为例，分析一下，在三坐标镗铣床上，瓶腔深孔的加工。

首先看一下，远端微调变径镗的组成：

1.刀柄。刀柄用来完成刀具与机床主轴的连接。

2.变径进给机构。该机构内，滑块与驱动杆通过斜齿梳齿盘啮合，将驱动杆轴向移动转成滑块径向移动，实现径向进给。

3.远端微调机构。是螺纹付机构，通过旋转螺母，驱动螺杆移动，并将其移动提供给变径进给机构。

4.导向支撑机构。起着支撑和导向作用。即提高了刀具切削的同轴度，又解决深孔加工刀具振动的问题。

加工操作步骤：

1.将刀头直径调到一个初始值；

2.使刀杆从瓶颈孔进入切削区域。将支撑套送到预定位置；

3.将刀头后退到加工孔的中间位置，即使刀夹的两个刀尖对称中心线，与阀座孔两个端面的对称中心平面对齐。

4.旋转螺母环进刀，进给量为第一刀切深ap；

5.旋紧锁紧环，旋紧滑块上的锁紧螺钉；

6.反镗、正镗切削第一刀；

7.松开锁紧螺钉和锁紧环，重复d、e两序，切削第二刀，直到预定尺寸；

8.松开锁紧螺钉和锁紧环,将刀头直径调到一个初始值,旋紧锁紧环，将刀杆退到工件之外，切削完成。

9.更换上倒角刀夹，加工倒角。

至此，阀座孔的基本加工已完成，但是还有个关键部位没有完成，即Ra0.4表面加工，通常的变径镗是无法完成的，这里采用了特殊的方案。远端微调变径镗，增加了一个光整加工模块。该模块带有滚压头。加工时采用刮削和滚压结合，实现了Ra0.4表面加工，使该零件顺利完成。对于具有W轴的镗铣床，可以将远端微调机构模块卸下，组装成数控变径镗，完成以上加工。

孔加工刀具的创新，解决了各类复杂、异型、深孔的加工问题，提高了国内孔加工的工艺水平和加工能力，增强了装备制造业产品设计的可实现性。

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