燃?xì)廨啓C(jī)作為一種應(yīng)用廣泛的大功率、高性能動(dòng)力機(jī)械，其配套零部件上設(shè)計(jì)有一種階梯銷孔的特征（圖1），同軸度、位置度要求較高，使用兩把刀分開鉆孔、鉸孔可能會(huì)導(dǎo)致加工出來的階梯銷孔不能與配件很好配合，無法滿足設(shè)計(jì)要求。另外，還可能導(dǎo)致鉸刀在鉸孔的過程中因底孔質(zhì)量差而發(fā)生斷裂，對(duì)工件本身產(chǎn)生機(jī)損，影響加工效率。鉸孔是利用鉸刀對(duì)已有的孔進(jìn)行半加工和精加工的一種加工工藝。鉸孔主要用于中小尺寸的孔的精加工和半精加工，能有效糾正孔的圓度誤差，達(dá)到較高的表面質(zhì)量。由于鉸刀一般齒數(shù)較多，導(dǎo)向性好，心部直徑大，刀具的剛性好，鉸削余量小，鉸刀切削的厚度較薄，因此，加工精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T9級(jí)，表面粗糙度值一般可達(dá)Ra0.4～1.6μm。但是它不能保證孔的位置精度，因此在前道工序應(yīng)保證底孔的位置精度。為了使加工出來的階梯銷孔能夠滿足設(shè)計(jì)的同軸度要求及位置度要求，研究總結(jié)出一種階梯銷孔的加工方法，經(jīng)過實(shí)際現(xiàn)場試切及加工驗(yàn)證，證明此種加工方法能夠解決上述問題。1、工藝流程一般鉸孔是擴(kuò)大一個(gè)已經(jīng)存在的孔，用鉸刀從工件原有孔壁上切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和減小其表面粗糙度值的方法[1]。其工藝流程為：鉆定位孔、鉆（擴(kuò)）底孔、鉸孔。該工藝流程對(duì)于本文所述的階梯銷孔結(jié)構(gòu)同樣適用，具體的工藝流程如下：（1）在槽子內(nèi)壁上加工φ16.2沉孔；（2）沉孔底部鉆底孔的定位孔；（3）在定位孔上鉆底孔φ15.2/φ9.2；（4）鉸孔φ15.6/φ9.6。注意事項(xiàng)：（1）加工φ16.2沉孔，由于刀具是單邊吃量，容易發(fā)生讓刀的情況，故在加工過程中刀具吃刀量不能太大，需選用剛性較好的刀具進(jìn)行加工。根據(jù)加工產(chǎn)品材質(zhì)的不同，可靈活定制刀具的材質(zhì)。（2）鉆定位孔時(shí)，中心鉆的直徑需小于φ16.2沉孔（實(shí)際使用刀具為φ10的中心鉆），保證在加工過程中不會(huì)產(chǎn)生干涉，防止撞刀。（3）底孔φ15.2/φ9.2需一次加工完成。（4）鉸孔φ15.6/φ9.6需一次加工完成。（5）在加工過程中，根據(jù)工件材質(zhì)的不同，鉸孔的質(zhì)量可能存在些許差異，故在鉆完底孔φ15.2/φ9.2后，可增加擴(kuò)孔或者粗鉸孔工序，以減少鉸孔φ15.6/φ9.6時(shí)的鉸削余量，提交鉸孔質(zhì)量。（6）由于底孔φ15.2/φ9.2和鉸孔φ15.6/φ9.6都需要一次性加工完成，所以在工件上正式加工之前必須要先在試切件上進(jìn)行試切。一方面，試切可以檢查刀具是否合適，加工出來的孔的大小是否超差；另一方面，可以試切φ15.2/φ9.2鉆頭和φ15.6/φ9.6鉸刀的最佳切削參數(shù)，以此來保證在工件上加工出來的銷孔是合格的，提高鉸孔質(zhì)量。2、刀具選擇上述工藝流程中φ16.2沉孔和定位孔按照通用加工方法選用正常加工刀具：立銑刀、中心鉆，合理選擇規(guī)格即可?，F(xiàn)對(duì)鉆孔及鉸孔刀具進(jìn)行詳述。（1）鉆孔φ15.2/φ9.2：在鉆孔時(shí)，若將兩個(gè)底孔分開進(jìn)行加工，那么可能會(huì)使兩孔的同軸度在鉆底孔時(shí)就超出公差范圍，在后續(xù)鉸孔時(shí)會(huì)造成鉸刀上下受力不均而斷裂，對(duì)產(chǎn)品本身產(chǎn)生機(jī)損。故底孔φ15.2/φ9.2使用一把刀同時(shí)加工完成，刀具如圖2、圖3所示（圖2右側(cè)為φ15.2/φ9.2鉆頭）。需注意：此鉆頭在加工時(shí)，前端φ9.2部分先進(jìn)行切削，鉆出時(shí)要經(jīng)過槽子鉆φ9.6銷孔的φ9.2底孔，加工此孔時(shí)槽底部端面是沒有定位孔的，那么就需要此鉆頭的鉆尖起到一部分定位作用，但是由經(jīng)驗(yàn)可知，麻花鉆的鉆尖是無法打定位孔的，故在設(shè)計(jì)制作鉆頭時(shí)就需要明確鉆頭前端直徑為φ9.2部分的長度必須大于槽子寬度，要保證鉆頭φ9.2部分在從φ15.2的孔完全鉆出時(shí)有一部分已經(jīng)鉆進(jìn)φ9.2底孔內(nèi)，利用鉆頭前端整體的剛性保證φ9.2定位孔的精度。為達(dá)到此目的，刀具的材料要選用硬質(zhì)合金，例如YT30，具體刀具材質(zhì)可根據(jù)加工產(chǎn)品材質(zhì)的不同靈活選擇。（2）鉸孔φ15.6/φ9.6：為保證此階梯銷孔的同軸度及位置度要求，鉸孔必須使用一把刀一次完成兩個(gè)孔的加工，刀具如圖2、圖4所示（圖2左側(cè)為φ15.6/φ9.6鉸刀）。在加工過程中若孔的數(shù)量較多，那么極有可能是刀具磨損導(dǎo)致最終加工出來的銷孔尺寸偏小，無法進(jìn)差。故在加工時(shí)需時(shí)刻注意銷孔直徑，若測(cè)量尺寸接近銷孔直徑下偏差，那么就需及時(shí)更換新的鉸刀，驗(yàn)證刀具的圓跳動(dòng)后再進(jìn)行加工，確保鉸孔能夠一次性合格。注意事項(xiàng)：（1）在保證刀具裝卡時(shí)不與工件及夾具產(chǎn)生干涉的情況下，應(yīng)盡可能縮短鉆頭和鉸刀的刀長，保證鉆頭和鉸刀具有足夠的剛性，防止在加工過程中有斷裂的情況發(fā)生。（2）鉆頭和鉸刀的大小端同軸度需在0.02mm內(nèi)，跳動(dòng)公差需在0.02mm內(nèi)。（3）鉆頭和鉸刀的夾持單元在裝卡到機(jī)床主軸時(shí)，需保證其圓跳動(dòng)公差在0.02mm以內(nèi)方可進(jìn)行加工，故在實(shí)際加工前，首先需檢查機(jī)床主軸跳動(dòng)剛性、松拉刀拉力大小。（4）為保證銷孔的加工質(zhì)量，延長刀具使用壽命，在加工過程中要正確選用切削液，降低切削過程中刀具和工件的溫度，改善散熱，抑制積屑瘤的產(chǎn)生[2]；減少切屑細(xì)末粘附在鉸刀刀刃上、孔壁和鉸刀的刃帶之間，以免影響孔的表面粗糙度。一般切削液為乳化液，濃度根據(jù)工件材質(zhì)及實(shí)際加工工況進(jìn)行選擇。3、切削參數(shù)選擇經(jīng)過現(xiàn)場實(shí)際試切及加工驗(yàn)證，得到鉆孔和鉸孔的參數(shù)如下：（1）鉆孔φ15.2/φ9.2：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=240～300r/min，進(jìn)給f=12～15mm/min；（2）鉸孔φ15.6/φ9.6：機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=65～70r/min，進(jìn)給f=4～6mm/min。按照上述參數(shù)加工完成后，底孔的直徑可以達(dá)到15.2/9.20+0.1

mm，能夠有效確保鉸孔時(shí)有足夠的鉸削余量，控制余量在0.3～0.4mm，底孔內(nèi)壁的粗糙度能夠達(dá)到Ra1.6μm左右，提高了鉸孔的質(zhì)量。鉸孔完成后銷孔內(nèi)壁粗糙度可以達(dá)到Ra0.6～1.6μm，兩個(gè)銷孔的同軸度可以達(dá)到0.02mm以內(nèi)。對(duì)于其他規(guī)格尺寸階梯銷孔的加工，切削參數(shù)可根據(jù)公式n=1000

vc/πD，結(jié)合上述參數(shù)進(jìn)行計(jì)算得出。但是由于使用的鉸刀一把刀存在兩種直徑，所以此參數(shù)僅能作為參考，在實(shí)際加工前需先進(jìn)行試切驗(yàn)證，得到最優(yōu)參數(shù)后方可在產(chǎn)品上進(jìn)行加工，避免理論參數(shù)與實(shí)際加工參數(shù)的偏差導(dǎo)致加工出來的銷孔質(zhì)量不合格。4、加工過程中遇到的問題及解決方法4.1

φ9.6銷孔直徑偏小此加工方法旨在用一把刀一次性加工完成直徑大小不同的兩個(gè)銷孔，所以在加工過程中鉸刀φ9.6、φ15.6兩個(gè)部分的磨損速度會(huì)有所不同，在轉(zhuǎn)速相等的情況下，直徑越小的部分刀具的線速度越大，則磨損越快，由此導(dǎo)致在加工過程中，部分φ15.6的銷孔直徑在公差內(nèi)，但φ9.6的銷孔直徑則偏小，在下偏差外。為解決此問題，在設(shè)計(jì)制作刀具時(shí)，將直徑為φ9.6部位原本的設(shè)計(jì)公差φ9.60+0.012更改為φ9.60.05+0.012，以平衡鉸刀φ15.6和φ9.6的磨損速度，使φ15.6和φ9.6部位的直徑在加工過程中磨損后盡可能同時(shí)到達(dá)各自直徑的下偏差。同時(shí)，為減緩刀具的磨損速度，在加工過程中需確保有足夠的切削液，以降低刀具的切削溫度。4.2

鉸刀斷裂本文所述鉸刀的切削刃由φ9.6和φ15.6兩部分組成，在加工過程中若底孔的同軸度較差，那么在鉸孔時(shí)鉸刀的兩部分受到擠壓的力就會(huì)不均勻，極易發(fā)生鉸刀斷裂的情況，影響鉸孔質(zhì)量。為解決此問題，在使用φ15.2/φ9.2鉆頭鉆底孔前，必須使用中心鉆先打定位孔，確保鉆頭在鉆孔時(shí)不會(huì)發(fā)生偏移。另外，鉆頭φ9.2部位的有效切削刃的長度必須大于中間槽子的寬度，以保證鉆頭φ9.2部位在完全鉆透槽子上端面時(shí)，至少鉆尖或者部分切削刃已經(jīng)鉆進(jìn)槽子下端面，在輔助鉆φ9.2孔定位的同時(shí)保證底孔的同軸度在0.02mm內(nèi)。4.3

底孔質(zhì)量不合格底孔質(zhì)量不合格一般存在兩種情況：尺寸不合格、位置度不合格。尺寸不合格一般是由于刀具尺寸不合格或切削參數(shù)不合適。刀具尺寸不合格需重新補(bǔ)充采購新的刀具，使用前對(duì)刀具進(jìn)行檢驗(yàn)，確保刀具直徑在設(shè)計(jì)公差內(nèi)再進(jìn)行加工；切削參數(shù)在上文給出了推薦值，但是此參數(shù)僅針對(duì)在特定工況下加工特定的產(chǎn)品，若加工其他產(chǎn)品需先根據(jù)公式推算出理論切削參數(shù)，再進(jìn)行試切，得出適合實(shí)際加工的切削參數(shù)。位置度不合格需先確定刀具的圓度是在公差內(nèi)的，再考慮機(jī)床主軸的跳動(dòng)情況及松拉刀的拉緊程度。5、結(jié)論采用上述加工方法可滿足階梯銷孔的同軸度及位置度要求，保證刀具直徑、同軸度在設(shè)計(jì)公差內(nèi)，還可降低機(jī)床質(zhì)量事件發(fā)生的概率，提升加工效率。通過實(shí)際驗(yàn)證得出，φ15.6/φ9.6階梯銷孔底孔及鉸孔加工均使用定制刀具φ15.2/φ9.2鉆頭和φ15.6/φ9.6鉸刀一次性完成。鉆孔φ15.2/φ9.2時(shí)，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=240～300r/min，進(jìn)給f=12～15mm/min；鉸孔φ15.6/φ9.6時(shí)，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=65～70r/min，進(jìn)給f=4～6mm/min。加工完成后，銷孔直徑合格，均在公差范圍內(nèi)：φ15.60+0.018、φ