以非全形細長孔徑加工為例，針對孔徑加工中存在的尺寸、直線度和表面粗糙度等技術問題，探索新的加工方法，獨創性地采用不等長導向式跨齒鉸削法，破解該加工難題，為此類非全形細長孔徑的加工提供借鑒。

1序言

在生產過程中，有時會遇到一些特殊零件，如本文所述的一種非全形細長孔徑的加工，如圖1所示。這種不是整圓而是由兩個小半圓組合在一起、長徑比非常大的零件，其孔徑尺寸、直線度及表面粗糙度等技術要求非常高，加工難度很大[1]。

圖1非全形細長孔

該零件是由上、下兩片（以一種特殊銅為材料，長度2250mm，厚度12mm，寬度40mm），中間兩側加墊5mm厚度的絕緣板組合制造而成的[2]。裝配后要求保證Φ圖片mm孔徑，直線度為每300mm，公差0.02mm，表面粗糙度值Ra＝0.8μm。非全形細長孔截面如圖2所示。

圖2非全形細長孔截面

2工藝分析

2.1零件特點

從圖2可看出，該零件有以下特點。

1）典型的超深孔。長度與直徑比＞10的孔，一般就被認為是深孔，而此零件L/D＝173，是非常典型的超深孔。

2）非全形超深孔。它是由2片小半圓弧組成，對于深孔加工，通常采用深孔鉆、槍鉆等方法，但這些方法難以實現兩半圓弧孔的加工。

3）由不同材料組合而成的非全形超深孔[3]。對于由2種不同材料組合而成的零件進行超深孔加工，鉆削方向會向軟材料方向傾斜，加工難度很大。

4）由不同材料組合而成的非全形超深孔的直徑、直線度以及表面粗糙度要求很高，零件精度非常高，加工難度更大。

2.2加工難點

（1）工藝難以確定加工方法有以下兩種。

1）各單件尺寸均精加工完成，最后靠組裝來保證其直線度和孔徑等技術要求。

2）各組合單件首先進行粗加工，留精加工余量，在整體組裝后，最后對孔徑進行精加工，來保證各項精度要求。

（2）加工方式難以選擇若采用各單件尺寸均精加工完成，最后靠總裝保證孔徑及其他技術要求的工藝路線，那么，采用什么定位方式和裝配方法能保證各項技術要求？若采用各單件先粗加工，整體組裝后，再精加工，那么，是采用擠光刀擠壓成形、鋼珠擠光滾壓、鉸削還是其他加工方式，才能保證其精度要求?

（3）精度難以保證加工過程中，2250mm長的f 13+0.09+0 mm非全形超深孔，每300mm中0.02mm的直線度如何保證？孔徑全長表面粗糙度值Ra＝0.8μm靠什么工具保證？

3創新加工

根據以上加工難點分析，團隊成員集思廣益，群策群力，并通過多種方法試驗，最終確定了采用單件留余量，裝配后再整體加工的工藝方案，并選擇了以鉸削為加工手段，自行設計加工專用設備和刀具，創新出了獨具特色的加工非全形超深孔的“不等長導向式跨齒鉸削”法，保證了零件的各項精度要求。該方法有三大創新點，下面分別敘述。

3.1導向式

將自制螺旋鉸刀與導向桿通過巧妙的結構連接在一起，既能相互轉動，又能使鉸刀沿著導孔方向直線行進。鉸削中，鉸刀作周向旋轉切削運動，而導向桿則作引導作用，帶動鉸刀軸向前移，而不進行旋轉。同時，導向桿與鉸刀柄部共同作用于孔壁，以穩定鉸刀，消除振紋。自制鉸削設備如圖3所示，導向式鉸刀組合件如圖4所示，導向桿、鉸刀及傳動桿安裝如圖5所示。

圖3自制鉸削設備

圖4導向式鉸刀組合件

圖5導向桿、鉸刀及傳動桿安裝示意

鉸削開始前，首先應根據孔徑余量大小配磨導向桿直徑，以柔性進入余量孔為最佳；然后使鉸刀和導向桿用螺釘緊固，注意鉸刀的導向孔長度要小于導向桿配合尺寸的長度，兩者之間采用小間隙配合，這樣才能保證鉸削時，導向桿只做軸向導向移動，而不產生周向轉動，以減小摩擦、減少發熱；傳動桿與鉸刀柄部用螺釘聯接并一起轉動，螺釘高度應低于鉸刀柄部外徑，鉸刀以每次吃刀量0.02～0.03mm、轉速240r/min為宜。

3.2不等長

通過改變每一次導向桿的長短，來不斷改變鉸刀鉸削過程中的點位和切削量，以避免孔壁鉸削點位和鉸刀切削刃同一點位及同一點位切削量大小的重復性，進一步提高孔徑直線度的精度。不等長導向桿如圖6所示。

圖６不等長導向桿

3.3跨齒

自主設計制造的跨齒螺旋鉸刀，創新了鉸刀的刀齒分布，使鉸刀刀齒在橫截面上兩齒之間各對應點的間距略大于槍體孔徑槽寬距離，鉸削時，鉸刀刀齒中，前一刀齒在進入切削上部圓弧面時，后一刀齒不脫離下部圓弧面。同時，一定長度內的20°螺旋刀齒，從起點至終點間的垂直距離也大于槍體孔徑槽寬距離，避免了螺旋刀齒完全包容在槍體孔徑槽寬之中，使每時每刻均有螺旋刀齒接觸在孔徑的圓弧面部分，最大限度地保證了鉸刀鉸削過程中的穩定性，克服了非全形孔兩槽產生的拌刀、扎刀現象，保證了鉸削的順利完成，最終解決了直齒鉸刀、深孔鉆等切削工具因為拌刀、扎刀現象不能加工非全形孔徑的難題。軸向跨齒原理如圖7所示，徑向跨齒原理如圖8所示。

圖7軸向跨齒原理

圖8徑向跨齒原理

4結束語

本文通過應用“不等長導向式跨齒鉸削”法，來加工組合式非全形超深孔，其特色就在于針對一般深孔加工方法不能完成的組合式非全形超深孔的加工，自行設計制造了跨齒螺旋鉸刀，使每時每刻均有螺旋刀齒接觸在孔徑的圓弧面部分，克服了直齒鉸刀、深孔鉆等切削工具的拌刀、扎刀現象，實現了此類超深孔的加工。同時，通過鉸刀、導向桿的巧妙組合，實現了兩頭導向、中間鉸削的穩定鉸削方式，提升了孔徑鉸削質量，保證了鉸削孔徑的直線度，更通過變換導向桿的長度，不斷改變鉸刀受力方向的方式，避免了鉸削過程中點位及鉸削量大小重復的弊端，進一步提高了鉸削孔徑的直線度精度。