金属加工前轴锁销相贯孔加工方法
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编者按
介绍了前轴锁销相贯孔的钻削方法 ， 俗称“破孔钻削” 。 通过对刀具选型、刃口工艺优化、切削参数设定等多轮工艺试验对比验证 ， 最终确定了最佳的一种加工方法 ， 解决了钢类零件相贯孔钻削加工时钻头受力不均、崩刃等现象 ， 加工质量稳定 。1
零件介绍
目前汽车前轴主销孔普遍采用锁销结构 ， 锁销孔与主销孔相贯 ， 该结构的优点是装配简单 ， 便于零件的更换 。 锁销孔加工如果采用普通钻头无法满足孔径及相贯尺寸要求 ， 相贯孔的钻削加工 ， 因为破孔处的冲击导致钻头受力不均 ， 钻头容易出现崩刃、断刀和磨损快的现象 ， 且质量也难以稳定控制 。 其产品如图1所示 ， 工况及加工条件如下：被加工材料为50#钢 ， 28～32 HRC ， 毛坯面上钻孔 ， 锁销孔径φ16+0.1 0mm ， 表面粗糙度值Ra＝1.6μm ， 主销孔与锁销孔中心距公差±0.15mm ， 一件两孔 ， 专用机床 ， 机床带内冷却 ， 液压夹具 ， 液压刀柄 。
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图1 前轴锁销孔交叉孔
采用普通钻头钻削锁销孔到相贯处时有以下几个问题：①锁销孔钻偏 ， 孔径超差 ， 位置超差 。 ②孔粗糙度超差 。 ③钻头崩刃、断刀 。 ④破孔处轴向力突然减少 ， 主轴和钻头不会再保持均匀进给 ， 瞬间向前窜动 ， 出现“扎刀”现象 。
为了破解这一难题 ， 采用了整体内冷硬质合金钻（见图2）展开了多项工艺试验以得到最佳的加工方法 。
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图2 整体内冷硬质合金钻
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【金属加工前轴锁销相贯孔加工方法】 锁销相贯孔常见问题及解决方案
结合各品牌刀具供应商提供方案 ， 试加工情况效果都不太理想 ， 钻削时有如下问题：
1）方案1：采用可换头式的钻头或U钻 ， 钻头加工到破孔处 ， 可换头的头部会经常脱落 ， 此方案不稳定 。
2）方案2：采用标准硬质合金内冷钻头一道序完成 ， 通过试验证明了加工不稳定 ， 刀具寿命低 ， 经常断刀 ， 直线度和表面粗糙度难以保证 。
3）方案3：采用硬质合金内冷平底钻加工 ， 试验证明 ， 加工效率低 ， 刀具磨损很快 ， 需频繁换刀 。 磨损钻头导致振动 ， 使钻削轮廓变形 ， 呈现孔椭现象 。
4）方案4：采用三刃带硬质合金内冷钻 ， 切削过程中有良好的导向 ， 提升孔径加工稳定性 ， 但切削阻力大 ， 且刀具修磨后钻头倒锥对加工孔径公差产生影响 ， 出现通规检测不能完全通过的现象 ， 刀具未达到使用寿命便换下 ， 刀具成本高 。
显而易见 ， 以上方案都有明显不足 。 结合以上数据 ， 我们通过多次试验 ， 对加工方案进行了分析、改进 ， 总结出合理的加工方案 。
1）方法一：钻孔前 ， 增加引导钻①（见图3） ， 采用“引导钻①+硬质合金内冷钻②”加工锁销孔 ， 保证硬质合金钻钻削时定心准确 ， 提升钻头耐用度及孔径加工稳定性 。
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a）引导钻
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b）硬质合金内冷钻
图3 引导钻和硬质合金内冷钻
2）方法二：固化刃口工艺 ， 采用横刃形式、刀尖倒角 ， 刃口倒刃 ， 倒钝处理 ， 进一步提高刃口耐磨性 。
3）方法三：优化切削参数 ， 采用五段分段式进给 ， 在相贯孔处降低速度 ， 提升加工稳定性 ， 有效保护刀具刃口：即采用φ16mm硬质合金钻头加工 ， vc=60m/min ， 进给分三段 ， 加工到25mm深时采用F=0.15mm/r， 加工到60mm深时（即破孔加工段）降低进给速度F=0.1mm/r ，破孔加工完后再恢复到F=0.15mm/r ， 直至把整个孔加工完毕 。 （见图4）
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