某零件小深槽的加工研究

    邢浩文

    摘 要：本文通过对我厂生产的一种含小直径深槽立柱零件的加工难点，零件特点，现场加工过程进行分析，对类似的深槽、深孔零件设计出一种经济有效的工艺方案：先加工预留孔作为电火花打孔的导向，再使用电火花打孔机两端打孔，铣工两端扩孔后慢走丝加工深槽（需注意切除残留多余物），保证零件的精度要求。

    关键词：深槽加工；加工穿丝孔；工装设计

    DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.08.040

    1 前言

    该立柱零件为我厂生产加工的难点零件之一，贯通零件中心的矩形深槽长5.9±0.04mm，宽2±0.04 mm，槽深61 mm，槽内粗糙度要求1.6，槽中心要求位置度0.031，尺寸精度、位置精度，表面粗糙度要求均较严格，加工难度很大。

    2 结构特点分析

    如图1所示，零件整体为常见的立柱形结构，零件底面形状为不规则外形，贯通零件的矩形深槽位于中央，剩余的部分均为实体结构，零件加工原材料为3A21铝合金，从材料、结构特点可推断零件加工刚性好，加工完成后回弹的变形量很小，不用考虑零件加工完成后变形导致尺寸变化的问题。

    3 加工难点分析

    贯通零件的矩形槽，深度为61mm，由于矩形槽深度很深，如果使用电火花加工则加工行程过长效率十分低下，所以决定使用慢走丝加工深槽，对于慢走丝加工而言，只要穿丝孔加工完成基本加工难点就解决了90%。由于深槽宽为2mm，所以慢走丝穿丝孔直径必须小于2mm，由于穿丝孔深61mm，加工时不可避免会产出孔直径尺寸跳动、轴线偏移的问题，综合考虑孔直径尺寸公差为，轴线平行度误差，切槽时槽宽与穿丝孔孔壁之间余量，而穿丝孔直径过小的话也不利于后续加工穿丝，综合考虑穿丝孔直径应为1mm。如果使用常规的钻床加工深61mm的φ1孔，几乎不可能达成要求，首先常见的φ1的钻头长度也只有30mm左右，61mm长度钻头需要特制，即使钻头长度达到要求，由于钻孔越深刀具振动幅度越大，加工深度达61mm时轴线偏差都很有可能超过1mm，导致穿丝孔加工失败。试验时尝试两端分别打孔在中间对接，虽然避免了钻头长度问题完成加工，但是在两段孔由于轴线偏斜原因在中间形成的贯通孔直径必然小于1mm，由于两段孔轴线偏移方向并不一致，最后中央贯通孔直径小于0.6mm的话，慢走丝穿丝将十分困难，所以穿丝孔成为接下来的主要的加工难点。

    4 加工过程及问题解决措施

    4.1 穿絲孔加工方案设计

    以保证加工精度和加工效率为前提，综合考虑厂内设备情况，首先排除了钻扩工艺。线切割加工需要首先有穿丝孔，而本文正是需要先加工穿丝孔，因此线切割也排除在外。枪钻需要专门的设备和刀具，厂内目前还不具备，因此也不予考虑。电火花打孔机有较高的加工效率，同时孔的位置度也较好，只是孔的精度较差，为解决此问题，可预先在零件两端加工φ1小孔作为电火花打孔机电极丝的导向定位，为减少电火花打孔时产生的位置误差和偏移，在加工时使用专用工装，两端加工时均以2×φ2孔为定位。

    4.2 解决氧化层问题

    首次在慢走丝机床加工深槽时，加工完成后发现部分槽边缘没有加工完成，机床重新再走一遍依然无法加工，经观察后发现无法加工的部分表面均含有黑色斑点，经理化分析判断其主要成分为氧化铝（AL2O3），产生原因应为上工序电火花加工时在孔内壁形成的氧化层，由于导电性能差无法产出电解反应，导致电极丝无法切割该部分，零件加工不完整。

    为去除所有残余的氧化层，可预先使用φ1.4或φ1.6钻头对原穿丝孔进行扩孔加工，以保证后续加工的顺利进行。

    4.3 工装设计

    零件底面形状为不规则外形，四周边无法用于定位，且由于矩形槽要求较高的位置度（0.031）为保证加工出的矩形槽位置度，需使用专用工装进行装夹加工。

    工装设计图如下：

    图中红色标示部分为2个定位销，与加工零件底面两孔配合，采用过定位方式，来缩减孔销配合产生的定位误差，增加加工刚性，加工时将零件底面放于工装定位面上，2孔与定位销配合，自制压板在零件底部上表面压紧后进行加工。

    5 小结

    通过对该零件的加工工艺的研究，试验出了短边深槽或小直径深孔结构件的加工方法，为今后加工此类零件提供了技术借鉴的基础。

    参考文献：

    [1]濮良贵.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2012：72-78.

    [2]李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，2008：50.