橢圓齒輪流量計零件深孔加工的改進

本文通過使用普通的鏜孔車刀和標準的鉸孔刀來加工深孔且盲孔的工藝分析，其質量不符合圖紙要求，通過分析原因，然後筆者設計而改用改制后的鉸孔刀來加工深孔的過程表明，其質量得到保證，而且提高生產效率，滿足生產需求。

針對不銹鋼橢圓齒輪零件的空心軸的結構特點，內徑精度高，表面粗糙度為Ra1.6，且屬深孔盲孔的不銹鋼類難加工材料的切削加工特點，對采用普通的鏜孔車刀和標準的鉸孔刀進行加工深孔的工藝分析研究，質量都不能得到保證，生產效率低，不能滿足生產需求的情況下，決定改進刀具，即仿照標準鉸孔刀的結構特點，用硬質合金yw1焊合一把四刀刃的鉸孔刀，專門用來加工不銹鋼橢圓齒輪——空心軸的深孔，并通過用自制鉸孔刀來加工不銹鋼橢圓齒輪——空心軸的過程表明，其工藝效果良好，有效地解決零件空心軸的深孔加工質量問題，提高生產效率。

本公司引進外國公司的橢圓齒輪流量計技術進行生產。在生產過程中，發現橢圓齒輪流量計的零件——空心軸部分，儀表運行時流量指示值低于實際值和有響聲，經拆開檢驗，發現隨動磁軸部件與零件空心軸的裝配時的同軸度為0.15mm，不符合圖紙要求。因此運行時，隨動磁軸部件的擺動大，產生響聲，此零件——空心軸是該橢圓齒輪流量計的主要關鍵零件，零件空心軸的材料用0Cr17Ni12Mo2，屬不銹鋼材料，且內孔深185±0.5mm不通孔，屬深孔且盲孔結構。尺寸精度和位置精度要求較高（如圖1所示），加工難度大，是生產橢圓齒輪流量計零件中***難加工的零件之一。當時，采用了普通的內孔鏜孔車刀來加工，內孔產生錐度與外圓φ2500..0905mm的同軸度為0.15mm，質量達不到要求，又嘗試采用標準的鉸孔刀來進行鉸削加工，結果鉸出的內孔φ20+0.04mm，表面粗糙度為Ra3.2，尺寸精度和表面粗糙度也不能達到圖紙要求。以上采用此兩種方法來加工，不合格達到60%以上，生產效率很低，不能滿足生產需要。為解決零件空心軸的加工難度，當時，廠里面專門成立了小組，擔起了技術攻關的重任，筆者也是成員之一。

一、橢圓齒輪流量計的零件——空心軸的結構特點及主要技術要求：

此空心軸如圖1所示，內孔φ2000..1412mm長185±0.5mm，屬深孔且盲孔的結構，兩壁厚只得2.5mm零件空心軸所用的材料為0Cr17Ni12Mo2，它具有以下特性：①塑性大，韌性高。切削變形大，相應的切削力、切削熱也大；②粘附性強。在切削過程中產生的粘附性切屑，容易產生積屑瘤，不易獲得表面粗糙度小的工件表面，刀刃也易磨損；③韌性好。切屑不易切除，卷曲、折斷，在切削過程易堵屑，使表面粗糙度增大和刀刃損壞。

橢圓齒輪的零件——空心軸的深孔內與隨動磁體2，向心球軸承4和帶盤向心球軸承6過盈配合，亦要求同軸度允差不得大于0.025mm。同時零件空心軸的外圓又要與橢圓齒輪的內孔（內孔里面壓銅軸套），滑動裝置使用，為了保證能合理壓入隨動磁體部件，和能使流量計里一對互相嚙合的橢圓齒輪，它們在流量計進出口之間的壓力差作用下而交替地互相驅動，橢圓齒輪中的一個順時針旋轉，另一個逆時針方向旋轉。這種互相驅動的傳動，提供了力矩幾乎不變的平滑轉動，沒有停滯點。橢圓齒輪的轉動，通過內外磁體的耦合作用，使與介質隔離的磁軸轉動能正常工作。因此圖紙上要求兩階梯孔φ2000..1412mm和φ2200..1412mm同外圓φ2500..0905mm的同軸度為0.012mm，零件空心軸的孔比較深，而且是盲孔，加工起來較困難。

二、分別采用普通鏜孔車刀和標準鉸孔刀加工深孔的工藝分析

（一）用鏜孔車刀車削零件空心軸的工藝分析（1）用鏜孔車刀車削零件空心軸存在的問題。

在臥式車床CM6140上加工零件空心軸，采用的方法是一端由三爪卡盤定心夾緊，另一端由中心架較正定心夾緊，分別用麻花鉆進行鉆孔和鏜孔車刀進行車削內孔。經驗證，深孔的質量和生產效率都存在很大的問題，內孔 φ20+0+0..140120 mm的尺寸精度超差，出現錐度和振紋。位置精度也超差，即內孔φ20+0+0..140120 mm和外圓φ25+0+0..0905 mm的同軸度為

0.15mm，其表面粗糙度為Ra6.3，質量得不到保證，且生產效率相當低。

（2）對加工問題的工藝分析。

①φ20+0+0..140120 mm深185±0.5mm屬深孔盲孔加工，切削時容易造成讓刀和振動，不可避免地出現錐度，影響內圓φ20+0+0..140120mm和外圓φ25+0+0..0905mm的同軸度0.012mm。

②鏜孔時用的是細長刀桿，剛性差，鏜孔時散熱條件差，排屑困難，不僅會劃傷已加工表面，嚴重時會引起刀具崩刃甚至折斷，這些都嚴重地影響內孔表面的粗糙度和尺寸精度，因此，生產效率很低，質量得不到保證。

（二）用標準鉸孔刀進行鉸削加工的工藝分析（1）與鏜孔車刀的車削加工的裝夾方法一樣，因標準的鉸孔刀都是由4~12條刀齒組成，加工此零件空心軸的孔比較深，而且是盲孔，零件空心軸的材料是不銹鋼類，加工起來比較困難，原因是切屑阻塞在孔內而把工件表面拉毛，也容易擠壞鉸刀的刀齒。其次由于切屑不易排出，切削液流不到刀頭切削部分，刀齒得不到有效的冷卻而產生卷口、啃毛的現象。造成鉸刀刃經常崩刃，加工出的內孔表面粗糙度Ra3.2，尺寸精度為φ20+0.03mm，達不到技術要求。

（2）用可調鉸孔刀加工深孔，其加工出的內孔φ2000..1412 mm不穩定，尺寸精度、表面粗糙度達不到技術要求。

三、改進方案和實施效果

我們通過在車床上分別用鏜孔車刀進行車削加工和用標準鉸孔刀進行鉸削加工的工藝分析，總結經驗找出原因，根據工件的結構特點和技術要求，確定使用自制鉸孔刀來加工深孔，在原來的加工工藝上，利用車床尾座安裝自制鉸孔刀進行鉸孔加工，達到技術要求。

（一）自制鉸孔刀的結構特點：

根據加工零件空心軸的特點，自制一把四刀刃的鉸孔刀，材料是用45#鋼，經車加工成型后，再經過淬火處理，焊好硬質合金yw1，磨好錐柄與車床尾座的莫氏錐度相同，配合好如圖2所示，切削齒數為四刀刃，目的是減少切削齒數，表面上看刀齒上的平均負荷加大，刀齒壽命會降低，實際上由于增大了容屑空間，容屑情況得到改善，不致擠壞刀齒。此外，刀桿①外徑車削成ф18mm，長195mm，還有一段長15mm的臺階，外圓為φ40mm連接起刀桿φ18mm。在刀桿上，內鉆φ8mm的深孔至臺階φ40mm上，在此臺階上鉆孔攻絲M10③連接通φ8mm，此螺紋M10，連接車床上的切削液管，切削液流經鉸刀內孔φ8mm過，切削液可充分供應到切削部分，使它在加工過程中刀齒不致因發熱而卷口，同時，切削液也可充分清洗鉸屑從鉸刀側間隙流出，大大提高了刀具耐用度，也減小工件的表面粗糙度。

切削部分用硬質合金yw1，刀片與刀桿焊合好，用工具磨床磨去外圓符合尺寸φ20+0+0..1312，因硬質合金yw1相當國際標準ISO牌號的M10，熱硬性較好，能承受一定的沖擊負荷，通用性也較好，適用于不銹鋼類難加工鋼材的精加工。鉸刀的引導部分L1磨成1mm長，其切削錐角φ磨成3°，因此鉸削時定心好切屑薄，鉸刀的前角y為零度，后角a為6°，鉸刀的修光部分上有棱邊（f）為0.2mm，同時，每個刀齒的切削部分上還磨出負刃傾角（λs=-10°），以降低鉸孔表面粗糙度值，提高鉸刀的耐用度。因在切削部分上磨負刃傾角，加工深孔且是盲孔時，切屑流向待加工表面，使切屑阻塞內孔，因用刀桿內孔φ8mm內流入的切削液沖洗冷卻，經反沖作用下，使切削液把流向待加工表面的切屑沖洗流出來，防止切屑阻塞內孔。

（二）用改制鉸孔刀加工零件空心軸的工藝分析（1）要求開料長440mm，一條料車兩件。

（2）車平兩端面，打中心孔，同時車出一頭作夾位用。（3）用三爪卡盤夾緊一端，全部粗車外圓至φ27mm，長420mm至夾位。

4）拆下工件夾緊一端，伸出三爪卡盤另一端長220mm，裝上中心架，用百分表調外圓節與主軸的同心度為0.01mm，互調中心架三個爪松緊程度一樣。

（5）次用麻花鉆φ18mm，鉆孔深185+0.5mm。

（6）用內孔鏜孔刀車削內孔至尺寸φ20+0.03mm，留下0.10mm余量鉸孔。

用另一把短刀桿鏜孔刀精車出階梯孔φ20+0+0..1412mm，長7mm達到圖樣要求，精車端面，去內、外圓毛刺。

（7）用尾座頂針頂住零件空心軸的內孔φ20+0+0..1412mm，拆掉中心架，精車外圓至φ25+0+0..0905mm達到圖紙要求。

（8）重復以上工序進行另一件車削。（9）切斷工件長210mm。

（10）用軟爪夾緊工件，用百分表較調好工件的同軸度為0.01mm范圍，精車端面至長度208.8±0.145，去毛刺。

結語

用改制的鉸孔刀加工深孔具有以下特點：①采用塞規法來加工深孔，質量得到保證，可提高生產效率。

②用改制后的鉸孔刀的刀桿，剛性好，振動小，加工精度高。

③一次裝夾，內、外圓同時車出，消除工件定位轉換誤差，內圓兩階梯孔與外圓的同軸度得到保證。