畢天祥，劉剛，朱耿武，王玉紅

深孔加工技術(shù)在軍工、汽車制造、工程機(jī)械、石油化工機(jī)械等機(jī)械加工中已得到較普遍的應(yīng)用，由于近些年水泥制造技術(shù)發(fā)展和設(shè)備更新較快，許多企業(yè)不能適應(yīng)具有深孔的軸類零件的加工條件，特別是由于加工重型零件的深孔機(jī)床設(shè)備價(jià)格昂貴，達(dá)數(shù)百萬(wàn)乃至上千萬(wàn)元一臺(tái)，在建材機(jī)械行業(yè)很難較快普及，長(zhǎng)期以來(lái)主要依靠外協(xié)，不僅加工費(fèi)用昂貴，而且常常不能保證計(jì)劃工期，也不能有效監(jiān)控在制品的質(zhì)量狀況。

針對(duì)水泥機(jī)械深孔零件的特點(diǎn)，投入少量資金，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新改造，使用通用型單管內(nèi)排屑深孔鉆（BTA*等）和外排屑的槍鉆等深孔工藝技術(shù)，組合成深孔加工系統(tǒng)，即可逐漸將大型軸類等深孔零件轉(zhuǎn)為自行生產(chǎn)加工。

自行加工僅需人工費(fèi)、機(jī)床折舊費(fèi)、電費(fèi)、工刃具、輔料及管理費(fèi)用等少量成本，再加上運(yùn)費(fèi)的節(jié)約，預(yù)計(jì)數(shù)月即可收回投資，效益十分可觀。

現(xiàn)將深孔加工工藝技術(shù)在水泥機(jī)械行業(yè)加工大型軸類深孔零部件的應(yīng)用作一概括分析，以期拋磚引玉。

1 加工對(duì)象

目前水泥機(jī)械行業(yè)的主要產(chǎn)品，如各種水泥窯、輥磨、輥壓機(jī)等配套的大型軸類零件大致分四類：

（1）工件直徑≤?600mm，含≥? 50mm同心通孔，L≤3000mm較大型的軸；

（2）工件直徑≤?600mm，含≥? 50mm同心通孔和?10～30mm偏心通孔或盲孔，L≤3000mm較大型的軸；

（3）工件直徑＞?600mm，含≥? 50mm同心通孔和各種直徑的偏心通孔或不通孔，L≥3000mm的大型軸；

（4）不含深孔的各種軸。各類含深孔加工件的材質(zhì)一般為45、40Cr或35CrMo等，經(jīng)調(diào)質(zhì)熱處理。深孔部位的加工精度和技術(shù)要求一般不十分高。

2 加工能力分析

隨企業(yè)技改深入發(fā)展，工藝裝備條件逐漸提高，大都具備加工直徑? 1000～2000mm，工作行程長(zhǎng)度大于5000mm的臥式車床，工作場(chǎng)地起重能力達(dá)32t以上，初步具備車制加工產(chǎn)品大型軸類的能力，需配套加工的鉆床、銑鏜床等工藝設(shè)備也基本具備。但關(guān)鍵是到目前為止，許多企業(yè)尚不具備加工深孔的工藝裝備和技術(shù)能力，如果投入適當(dāng)?shù)纳倭抠Y金，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新改造，使企業(yè)具備適合本行業(yè)產(chǎn)品特點(diǎn)的深孔加工工藝技術(shù)和裝備能力，并同時(shí)培養(yǎng)從事深孔加工的技術(shù)工人，即可逐漸將大型軸類轉(zhuǎn)為自行生產(chǎn)加工。

3 水泥機(jī)械深孔加工的工藝特點(diǎn)及工藝要求

3.1 加工對(duì)象的工藝特點(diǎn)

（1）工件重量較大，可達(dá)數(shù)噸至數(shù)十噸，體積也較大，如輥壓機(jī)壓輥直徑可達(dá)?2000mm以上，本文以≤? 2000mm、重量60t以下工件為例。

（2）深孔加工工件以軸類為主，一般鉆深孔作為最后的加工工序進(jìn)行，有通孔、盲孔、同心孔和偏心孔等類型。

（3）待加工深孔工件的孔徑范圍較大，一般在?10～200mm，甚至更大；孔的深度范圍也較大，一般L=100～3500mm，或更深，本文以孔徑?≤200mm、孔深L≤4000mm工件為例。

（4）加工精度一般要求不十分高，粗糙度、圓度、直線度等一般沒(méi)有特殊要求時(shí)，達(dá)10級(jí)左右精度即可，被加工零件的材質(zhì)可切削性較好。

3.2 對(duì)此類工件深孔加工的基本工藝要求

（1）一般來(lái)說(shuō)水泥機(jī)械需加工深孔的工件大多是回轉(zhuǎn)體零件，要加工的孔如果為同心孔，則以工件旋轉(zhuǎn)、鉆具固定的方式為加工工藝的首選方案，此方案深孔加工精度相對(duì)較高，但床身要求較長(zhǎng)，拖動(dòng)工件的動(dòng)力較大，且需要中心架支撐，需重型機(jī)床才可解決，進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)的此類機(jī)床價(jià)格昂貴，成本較高。

（2）普通臥式車床一般不適合深孔加工，即使可用來(lái)加工深孔也會(huì)因占用機(jī)床有效加工工時(shí)，影響機(jī)床綜合能力的發(fā)揮，尤其是偏心孔和大孔的加工工藝更復(fù)雜一些，所以最好是使用改進(jìn)的專用工藝設(shè)備進(jìn)行深孔加工，工件固定和鉆具旋轉(zhuǎn)的工藝方案比較經(jīng)濟(jì)，且比較容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)踐證明完全可以取得良好的效果。

（3）＜?30mm的孔一般適用槍鉆加工，＞?30mm的孔一般使用內(nèi)排屑的BTA鉆頭等進(jìn)行加工；＞? 80～200mm的孔一般先鉆?80mm或? 100mm孔（視機(jī)床動(dòng)力及鉆頭等的剛性而定），然后進(jìn)行逐級(jí)擴(kuò)孔達(dá)到尺寸要求。

（4）槍鉆工藝可以單獨(dú)在深孔鉆床上使用，也可在合適的車床或鏜床上使用，或者將槍鉆與BTA等工藝組合使用，組合使用時(shí)，考慮槍鉆的轉(zhuǎn)速要求較高，可使用專用工裝組合軸向增速器。在車床、鏜床上使用時(shí)如果機(jī)床轉(zhuǎn)速不夠高也可使用增速器，以達(dá)到合適的切削速度。

（5）一般BTA等內(nèi)排屑深孔鉆的冷卻液使用普通乳化液即可；槍鉆工藝因常使用氣動(dòng)脈沖冷卻，冷卻液氣化后不易回收，可使用活性非水溶性的切削液等冷卻液，用量很少。

（6）槍鉆和BTA等深孔鉆鉆頭一般使用硬質(zhì)合金的，槍鉆磨損后可多次修復(fù)使用，BTA等內(nèi)排屑深孔鉆頭宜選硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位機(jī)夾刀片，最好選購(gòu)知名廠家?guī)繉拥牡镀?，可大大延長(zhǎng)使用壽命，減少換刀時(shí)間。

4 深孔加工技術(shù)改造方案

4.1 深孔加工技術(shù)方案的選擇

目前水泥機(jī)械產(chǎn)品上的大型軸類零件既有同心孔又有偏心孔，經(jīng)濟(jì)有效的方法應(yīng)該優(yōu)選鉆桿（刀具）旋轉(zhuǎn)（或帶可進(jìn)給裝置）、工件固定（或帶可進(jìn)給裝置）的方法。

和工件旋轉(zhuǎn)相比較，刀具旋轉(zhuǎn)有更高的適應(yīng)性。無(wú)論是工件的重量大小、孔徑大小、同心孔還是偏心孔，通過(guò)技術(shù)改造，都可以在改制的普通機(jī)床上得到較好的解決。

圖1 拖板改造

被改制的機(jī)床性能應(yīng)能承載加工件的重量，機(jī)床規(guī)格能夠滿足工件、刀具及深孔加工系統(tǒng)的安裝和加工范圍即可。加工前工件一般需加工引導(dǎo)孔（也可不要），要考慮能較方便地使用機(jī)床原有性能，批量加工時(shí)可考慮采用導(dǎo)向套工藝等。

特大直徑的工件，如輥壓機(jī)輥軸的加工，則考慮另外增加工件裝卡進(jìn)給裝置，或利用機(jī)床床頭改造后固定到拖板，達(dá)到進(jìn)給移動(dòng)的功能，附加深孔鉆系統(tǒng)鉆孔的方法。

4.2 不同加工工況的工件工藝要求

（1）工件直徑≤?600mm，含≥? 50mm較大同心通孔，L≤3000mm較大的軸。

使用工件裝卡在拖板的方式，由于工件較重，為減少拖板運(yùn)行阻力，可設(shè)計(jì)帶輔助托輪支座，并可進(jìn)行橫向和上下調(diào)整，幅度滿足加工工件直徑≤?600mm范圍（輥磨等大軸），最小進(jìn)給量要能滿足加工要求。

要滿足較大直徑深孔鉆鉆桿裝卡、調(diào)整及冷卻系統(tǒng)的安裝、具備合適的鉆頭轉(zhuǎn)速、要有足夠的刀具進(jìn)給行程等要求。

（2）工件直徑≤?600mm，含較小的同心或偏心深孔加工（如≤? 30mm的孔）L≤3000mm較大的軸。

較大的深孔加工，仍利用拖板工件裝卡方式；較小的同心或偏心深孔加工，除以上要求外，床身（床頭前或床尾）加裝帶冷卻裝置的專用深孔鉆系統(tǒng)（外購(gòu)）。

（3）工件直徑≥?600mm，L≥3000mm超大直徑軸（輥壓機(jī)輥軸等），包含同心或偏心深孔加工。

需設(shè)計(jì)制作裝卡工件的工作臺(tái)座，并可進(jìn)行橫向和上下調(diào)整（或使用固定尺寸的臺(tái)座），幅度滿足加工工件直徑≥?600mm，≤?1800mm范圍。

利用拖板加裝帶冷卻裝置的專用深孔鉆系統(tǒng)（外購(gòu)）方式。

4.3 深孔加工工藝的舊機(jī)床改造方案

由于深孔鉆床的特殊性，其價(jià)格比較昂貴，對(duì)于非專業(yè)化、非批量化深孔加工需求的企業(yè)，成本明顯過(guò)高。而采用普通機(jī)床改為深孔加工機(jī)床，可大大降低成本，改造周期短，并可一機(jī)多用（車削、銑削、深孔鉆削、深孔鏜和深孔珩磨等）。

根據(jù)工藝要求擬進(jìn)行以下改造：

（1）主機(jī)改造

將待報(bào)廢的或閑置的C61100-5000等改為深孔鉆鏜床，傳動(dòng)部分基本可利用，主要改裝拖板，用作工件或深孔鉆系統(tǒng)的支撐和進(jìn)給部分。另外大直徑的工件裝卡支撐部分需另外制作，其中部分結(jié)構(gòu)可自行設(shè)計(jì)制作。

拖板改造主要是拆除小拖板，加裝工件支座，由于工件較重，為減少拖板阻力，可設(shè)計(jì)帶托輪的輔助支座，工件可進(jìn)行橫向和上下調(diào)整，幅度滿足加工工件直徑≤?600范圍（輥磨等大軸）（見(jiàn)圖1）。

床頭主要滿足較大直徑深孔鉆鉆桿裝卡、調(diào)整及冷卻系統(tǒng)的安裝、變速機(jī)構(gòu)不需改裝即可滿足切削要求。≤?30mm的孔可使用過(guò)渡套加增速器及槍鉆即可。

磨損后精度較差的床身要整修和刮研到原機(jī)床精度，滿足直線度、不平度均≤mm。

（2）加工深孔的有關(guān)工藝裝備，如深孔鉆系統(tǒng)、各種規(guī)格的深孔鉆、配套的支架、導(dǎo)套、冷卻潤(rùn)滑及液壓部件、授液器、深孔鉆頭磨削工具、排屑裝置等則可外購(gòu)，自行改造組裝或由相關(guān)專業(yè)廠家進(jìn)行。

（3）深孔加工工藝方案

a較大的同心或偏心深孔加工（如≥?50mm的孔）可采用以下方案：

較大直徑深孔采用內(nèi)排屑深孔鉆方案，利用床頭作為動(dòng)力裝置，鉆孔加工時(shí)，鉆桿由主軸上的卡盤(pán)或?qū)Ｓ脢A頭夾緊并在主軸帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由原床頭變速箱控制；工件則由大拖板帶動(dòng)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。最小進(jìn)給量要能滿足加工要求，≥?80mm較大的孔可先鉆后鏜或采取套料深孔鉆一次鉆成。由于鉆桿細(xì)長(zhǎng)，容易變形，因此在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝活動(dòng)中心支承，可對(duì)鉆桿的任意位置進(jìn)行支承，授液器與大拖板通過(guò)聯(lián)接板聯(lián)接，并隨工件一起作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用來(lái)鉆大孔。

根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)工裝，將工件定位在機(jī)床中拖板V形鐵上，找正后并用螺栓壓板夾緊固定，然后加工導(dǎo)向孔，或利用授油器及中心支架進(jìn)行定位導(dǎo)向。批量大時(shí)可以設(shè)計(jì)導(dǎo)向套安裝在工件前端面，引導(dǎo)深孔鉆進(jìn)入，此種方法不需在深孔加工前加工引導(dǎo)孔，能大大提高加工效率。

b較小的同心或偏心深孔加工（如≤?3mm或≤?20mm的孔）可采用以下方案：

較小直徑深孔（包括同心孔、偏心孔）采用槍鉆技術(shù)，另外購(gòu)置簡(jiǎn)易深孔鉆系統(tǒng)、排屑裝置等；在床身（床頭前或床尾處）加裝專用深孔鉆工裝（外購(gòu)），仍利用拖板工件裝卡進(jìn)給方式。

c超大直徑軸同心或偏心深孔加工可采用以下方案：

輥壓機(jī)壓輥等工件直徑＞? 600mm，含≥?40mm同心通孔和各種直徑的偏心通孔或不通孔，L≥3000mm的深孔工件，如果在拖板裝卡，工件中心超出機(jī)床中心，這需要在床尾延長(zhǎng)線外另行設(shè)計(jì)制作裝卡工作臺(tái)，并可進(jìn)行橫向和上下調(diào)整，幅度滿足加工工件長(zhǎng)度和直徑（≥? 600mm，≤1500mm）要求，并可與機(jī)床回轉(zhuǎn)中心找正。

利用拖板組合深孔鉆系統(tǒng)，加裝專用深孔鉆工裝（外購(gòu)），即可加工各種深孔（見(jiàn)圖2）。

4.4 外購(gòu)深孔專用設(shè)備進(jìn)行改造和組合成鉆深孔系統(tǒng)

（1）沒(méi)有可改造的機(jī)床時(shí)，最好的方案是購(gòu)置TB2120（BTA內(nèi)排屑等）型深孔鉆鏜床，組合槍鉆系統(tǒng)，自制或定制合適的工作臺(tái)和配套工裝，即可高效完成上述范圍內(nèi)工件的深孔加工（見(jiàn)圖3）。

（2）為保證能高效地加工較大范圍的孔，對(duì)傳統(tǒng)的或標(biāo)準(zhǔn)配置的鉆桿支架、授油器等進(jìn)行必要的改造，主要要考慮支架、授油器等附件可按最大規(guī)格的鉆桿設(shè)計(jì)制作，內(nèi)孔再組合較小規(guī)格的襯套組件（見(jiàn)圖4），主要由外襯套及法蘭、軸承、內(nèi)襯套、定位導(dǎo)向套等組成，既滿足了各種規(guī)格鉆桿的使用要求，又減少了各種規(guī)格支架的數(shù)量和更換鉆桿支架等時(shí)間，提高工作效率。

圖2 拖板組合深孔鉆系統(tǒng)

圖3 工件的深孔加工

圖4 襯套及安裝示意圖

（3）自制或定制工作臺(tái)要考慮最大的工件的中心高和最大的承重，配合中間支架和V型鐵可在很大范圍加工軸類零件，如考慮批量和重復(fù)生產(chǎn)達(dá)到高質(zhì)量、高效率，可根據(jù)工件的裝卡位置定制精度較高的V型鐵，設(shè)計(jì)使用定位塊等，對(duì)應(yīng)工件配套使用。

（4）找正是加工過(guò)程的關(guān)鍵工序，可根據(jù)企業(yè)條件配置適當(dāng)?shù)墓ぞ?，如高度尺、百分表、光學(xué)對(duì)中儀等。

5 關(guān)于深孔加工機(jī)床安裝位置

機(jī)床長(zhǎng)約8m，安裝和操作平面空間（包括大直徑工件的裝卡、加工工裝平臺(tái)）約需15m×3.5m，工作高度主要考慮工件的吊裝等，一般車間均可滿足。

考慮起重量、安裝設(shè)備、操作空間及工藝要求，該處起重能力應(yīng)達(dá)32t以上（1400壓輥重量），場(chǎng)地長(zhǎng)度18m可以安裝和操作機(jī)床，并盡可能和上下道工序（如車加工）形成工序集中布置，有利于提高效率。

去除安全通道，剩余空間應(yīng)大致能滿足工件的周轉(zhuǎn)擺放。

6 實(shí)際應(yīng)用及操作注意事項(xiàng)

（1）由于深孔鉆工藝的特殊性及被加工工件價(jià)值較高，投入使用前，操作人員一定要經(jīng)過(guò)培訓(xùn)合格上崗，最好是對(duì)有一定機(jī)加工經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行專門(mén)培訓(xùn)，成為專職深孔鉆操作人員。管理人員、工藝技術(shù)人員也要培訓(xùn)，同時(shí)制定必要的安全操作規(guī)程，嚴(yán)格執(zhí)行。

（2）注意合適工裝的設(shè)計(jì)和使用，可有效提高加工質(zhì)量和效率，可用合適的工作臺(tái)、中間支架和合適的V形鐵做基本安裝，用壓板和螺栓緊固，注意保護(hù)工件的已加工表面。

（3）工件、鉆桿等一定要找正，裝卡一定要牢固，發(fā)現(xiàn)異常首先停止進(jìn)給，后停主機(jī)，最后退出鉆頭后再停冷卻液。

（4）發(fā)現(xiàn)有鉆偏超差時(shí)要找出原因再進(jìn)行下面的工作。

（5）選擇合適的切削用量，BTA等內(nèi)排屑深孔鉆鉆孔時(shí)理想的切屑應(yīng)該呈“C”形，在鉆桿強(qiáng)度足夠的情況下，可適當(dāng)加大進(jìn)給量；槍鉆的進(jìn)給量要保證排屑順暢，不易過(guò)大，必須避免條狀、卷曲螺旋狀切屑出現(xiàn)。

（6）深孔鉆桿、鉆頭屬較精密刀具，應(yīng)十分注意維護(hù)，裝卸鉆桿時(shí)工具與鉆桿之間要有防護(hù)層，尤其是較長(zhǎng)較細(xì)的鉆桿一定要垂直懸掛放置，防止磕碰、拉傷、彎曲鉆桿。

（7）深孔鉆、槍鉆修磨時(shí)宜采用專用修磨夾具，優(yōu)點(diǎn)是重磨精度好，操作簡(jiǎn)便迅速，大大延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命，使加工成本降到最低。

7 改造費(fèi)用及效益估算

（1）不含超大直徑工件深孔加工的改造費(fèi)用估算

內(nèi)排屑深孔鉆附加系統(tǒng)購(gòu)置及機(jī)床改裝費(fèi)用主要包括：

槍鉆系統(tǒng)及附件的購(gòu)置費(fèi)用；

鉆頭修磨工具購(gòu)置費(fèi)用；

自制工裝制作費(fèi)用；

各種規(guī)格深孔鉆購(gòu)置費(fèi)用；

總計(jì)費(fèi)用約為購(gòu)置一臺(tái)普通中小型機(jī)床的費(fèi)用。

（2）超大直徑工件深孔加工的改造費(fèi)估算

在以上費(fèi)用基礎(chǔ)上增加費(fèi)用項(xiàng)目：

較大直徑深孔鉆附加系統(tǒng)購(gòu)置（安裝在拖板上可機(jī)動(dòng)進(jìn)給）費(fèi)用；

制作或外購(gòu)超大直徑工件工作臺(tái)的費(fèi)用。

（3）效益估算

每件加工費(fèi)、運(yùn)費(fèi)僅按每月加工10件計(jì)（不計(jì)車制加工費(fèi)用），兩三個(gè)月左右即可收回投資；每月加工5件計(jì)，最多4～5個(gè)月左右即可收回投資，如果加上大軸自行車制費(fèi)用的節(jié)約，綜合效益則更加可觀。每年可給企業(yè)帶來(lái)數(shù)百萬(wàn)元效益。

[1]王峻,現(xiàn)代深孔加工技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2005.2.■