前轴锁销相贯孔加工方法

■ 湖北神力锻造有限责任公司 （湖北丹江口 442700） 席化俊

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，质量也难以稳定控制。其产品结构如图1所示，工况及加工条件如下：被加工材料为5 0钢，硬度2 8～32HRC，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。

采用普通钻头钻削锁销孔到相贯处时存在以下问题：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。

2. 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：采用可换头式钻头或U钻，钻头加工到破孔处，可换头的头部经常会脱落，此方案不稳定。

2）方案2：采用标准硬质合金内冷钻头一道工序完成，通过试验证明了加工不稳定，刀具寿命低，经常断刀，直线度和表面质量难以保证。

图1 前轴锁销孔交叉孔

图2 整体内冷硬质合金钻

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更换，刀具成本高。

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，提升钻头寿命及孔径加工稳定性。

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）降低进给量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）。

4）方法四：加宽钻头直径尺寸，由原来的φ16.04mm增加到φ16.07mm，消除刀具修磨后钻头倒锥对加工孔径的影响，提高刀具平均使用寿命（见图5）。

通过以上方法测试，加工孔径尺寸100%合格，且加工质量稳定性得到提升，主、锁销孔交叉距稳定。

3. 结语

按照改进方法进行生产，达到了很好的效果：①钻头正常磨损，加工状况稳定，可以持续保证孔的尺寸，孔径合格率100%。②寿命稳定在50～60件，可重复修磨使用，刀具有效修磨使用次数达到5～6次，刀具使用寿命提升。③效率提高33%。

图3 引导钻和硬质合金内冷钻

图4 分段进给示意

图5 硬质合金内冷钻