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    鉆套在零件的孔類加工中可起到重要的輔助作用。深入了解鉆套的使用可使技術人員更好地利用其進行加工操作,同時在鉆套失效時進行正確處理,避免一些不正當的使用及處理方法,有效提高生產效率。
    汽車發動機、變速箱的機加工零件大約有70%左右的加工內容需要選擇鉆孔、擴孔、鉸孔及鏜孔等不同的加工形式,采用單獨或組合加工來完成。零件的孔類加工因設備的差異性(CNC加工中心與專機加工生產線)決定了有些刀具在專機線加工孔類時離不開鉆套的輔助支持作用。實際生產中,鉆套的合理使用是機加工生產線操作工及技術支持人員必須引起關注的重點。熟悉了解及正確使用鉆套可以保證加工零件上各孔的技術滿足要求,反之,則會出現鉆頭折斷、刀具直徑加快磨損、鉆孔引偏、影響后道加工及增加替換鉆套時間等情況,最終直接影響到生產線的開動率。故技術人員必須了解和熟悉鉆套的相關常識及控制手段。
    鉆套的作用
    鉆套的主要作用是控制刀具的位置尺寸和導引刀具的送入方向,滿足其加工孔有較高形位公差及斜面、曲面上鉆孔的技術要求(見圖1)。當設備上加工零件的夾具定位精度不理想時,有時還可以通過鉆套刻意改變主軸的偏移量來達到加工孔位置度的技術要求,這是一種在調整設備比較耗時的前提下的應急方法。另外,專機線的個別工位上的鉆套還能起到直徑刀具的防錯驗證,即生產線操作工在替換鉆頭或鉸刀刀具前,將新刀具往鉆套孔里邊插入,驗證其是否能夠通過,使刀具直徑超差的風險得到控制。
    鉆套的材料
    根據加工對象的差異性及刀具的材質,一般鉆套會選用硬質合金或合金鋼材料;高速鋼鉆頭或鉸刀刀具的鉆套一般會選擇合金鋼材料或硬質合金材料;而硬質合金鉆頭或鉸刀刀具的鉆套則會選擇硬質合金材料。從鉆套的材料來看,雖然最終已達到較高的硬度(一般合金鋼鉆套經過熱處理以后的硬度達HRC58~65左右,而硬質合金鉆套的硬度更高,可達到89~93HRA),但是鉆套在使用久了或使用不合理的狀況下,還是會出現失效現象。
    鉆套與加工對象的相對位置
    鉆套與加工面的間隙距離是根據加工孔、加工方式及加工刀具的形式而定。有些鉆套在定位后與加工面有一定的間隙,而    有些鉆套定位后與加工面是接觸式的無間隙縱向定位。
    1. 非接觸式的縱向定位
    這種定位方式是當加工孔的位置度要求相對不高、加工對象的縱向輪廓度尺寸較大、鉆頭刀具剛性較高及鉆套的縱向位置定位是固定式的定位裝置時,鉆套與加工面往往選擇有一定的間隙距離。這是絕大部分鉆套的定位方式。
    2. 接觸式的縱向定位
    這種機構其鉆套的定位往往采用彈簧裝置或液/氣壓裝置來保證鉆套與加工對象的實際接觸。這種裝置不但能夠保證內冷卻的壓力處于比較理想的狀態,而且特別是斜面上或者曲面上的定位更能減少刀具在初始加工中的讓刀偏移量,保證加工孔的最終位置度要求。下面的形式就需要選擇縱向接觸式的定位方式:
    (1)加工對象表面的特殊性
    位置度要求高的加工孔、加工對象是斜面或者曲面上的孔(如缸蓋挺柱孔上的斜油孔),有些是雙向偏移的加工對象孔(如曲軸軸頸上的斜油孔),這時候往往會選擇鉆套與加工表面接觸式的定位或較小間隙的鉆套定位方式,這樣可保證刀具加工中孔的位置度控制在工藝要求范圍內。
    (2)內冷加工形式
    根據刀具的使用情況,決定鉆套與加工對象的縱向定位。沒有內冷卻液的刀具加工,一般選擇鉆套與加工面有一定間隙;而有高壓內冷的鉆頭刀具,往往會選擇鉆套與加工面縱向接觸或密封狀態。其選擇接觸和密封狀態時,雖然鉆套的縱向定位需要固定架,增加了復雜的伸縮裝置,但是卻能夠保證刀具內高壓冷卻的壓力,從而達到讓切屑順利排出鉆套外,避免鉆套與加工面有間隙時,由于高壓內冷卻液直接在間隙處卸壓,冷卻液減少推動鉆套內的切屑朝后面排出的力,造成切屑堵塞在鉆頭容屑槽內,嚴重時造成鉆頭扭拒上升而折斷刀具。
    鉆套的失效
    鉆套的失效就是鉆套使用一定時間以后已滿足不了其應該承擔的輔助支持作用。因此,生產線操作工在實際生產中應該注意鉆套的失效現象。其常見的失效有以下3個方面:
    1. 鉆套的孔壁磨損
    鉆套的孔壁磨損就是由于鉆頭或鉸刀的副切削刃與鉆套孔壁長期相對摩擦或短期單邊急劇摩損,形成整個孔壁磨損(見圖2)或一定范圍的孔壁磨損。鉆套使用時間偏長,直接導致鉆套的內徑尺寸變大,一旦孔徑變大,會直接造成鉆頭加工對象孔的位置度尺寸和加工孔徑超差。鉆套的單邊磨損,一種原因在于零件的前道工序加工孔位置與后道工序加工刀具位置的同軸度值較大而引起;另一種是因為主軸與鉆套的同軸度不好造成的。在實際生產中,由于專機線動力頭上的主軸與夾具體上面的鉆套出現微小位移,這種差異往往由于設備調整比較困難,而只能靠替換鉆套來保證加工零件的位置度,最后造成鉆套呈單邊磨損。
    2. 鉆套的孔壁局部磨損
    (1)鉆套的局部單邊磨損
    在加工凸輪軸和曲軸的斜油孔時使用的輔助鉆套,由于加工鉆頭刀具與加工面不是垂直切線方向進給,故鉆頭在加工中有一定傾斜的角度。雖然有些鉆套也做到了與加工孔表面位置的縱向定位程度,但是由于鉆削加工中受力不均勻的原因,其鉆套孔壁的一個側面受力較大,直接導致鉆套孔壁的一邊加快磨損,這樣當磨損越來越嚴重時就會存在鉆頭易斷的潛在風險。當鉆套出口端面與加工表面設定的間隙值不合理時,鉆套的單邊磨損更嚴重,并且小直徑鉆頭刀具更易折斷。如一些單缸蓋生產線的加工挺柱孔斜油孔的鉆套,其鉆套出口端面與挺柱孔孔壁的間隙距離比較大,達到6mm之多,這樣4mm的鉆頭在加工斜油孔當中,頻頻出現斷鉆現象,還加快了鉆套局部孔壁的單邊磨損(見圖3)。
    (2)鉆套的交叉位置磨損
    當鉆套位置與主軸位置的同軸度較差時,鉆頭刀具加工一段時間以后會導致鉆套進、出口處的相對位置的局部磨損。如圖4所示,由于鉆頭刀具與鉆套不同軸,所以鉆頭在進入鉆套時就碰到了左邊的孔壁,這樣導致鉆頭的直線度變化。而鉆頭在繼續進給時,由于鉆頭與鉆套的配合間隙,又造成鉆頭在鉆套的出口處碰到鉆套的右邊,這樣加工中不僅僅是加工孔的垂直度不好,使用時間一長還導致鉆套的進出口孔壁出現相對的孔壁位置磨損。這種現象開始的時候加工孔還在工藝允許要求范圍之內,但是時間一久,加工孔的位置度就會出現超差現象,因此,只能采用更換鉆套的方法來滿足加工孔的位置度要求。
    3. 鉆套的密封圈磨損
    有些鉆套還采用密封圈組合在上面,這種組合鉆套的密封圈磨損會直接影響到刀具加工過程中系統供給冷卻液壓力的下降,影響切削過程中切屑的排出。因此,鉆套密封圈的檢查與及時更換也是需要關注的工作點,圖5所示鉆套總成中的密封圈也是鉆套使用中的一個失效關注點。
    鉆套的替換原則
    鉆套在實際使用過程中,鉆套孔壁與直徑刀具相互摩擦,當已滿足不了加工技術要求時,則需要替換新鉆套。鉆套的替換原則根據鉆套的失效情況而定,其常見的類型如下:
    1. 鉆套孔徑超差報廢  
鉆套的孔徑在制造過程中需遵循一定標準的制造要求,即鉆孔時、擴孔時、粗鉸孔時和精鉸孔時都采用不同的選擇標準。當有些鉆套由于使用時間較長,內徑變大而造成加工對象的孔位置尺寸超差或加工孔直徑變大時,此類鉆套應作報廢處理而重新更換。
    2. 鉆套孔壁局部磨損嚴重 
    有些特殊鉆套雖然孔徑沒有全部出現磨損,但是由于局部的孔壁磨損已經造成鉆頭的折斷現象上升,故也應及時更換新鉆套。
    3. 鉆套使用壽命到期
有些鉆套根據實際生產中的使用壽命,雖然還沒有出現加工零件孔的位置度超差,但是已經到了設定使用壽命,該類鉆套也應該作正常替換。
    4. 鉆套的破損及斷鉆的卡死
    鉆頭的折斷會直接影響到鉆套的破損、碎裂及斷鉆卡死在鉆套內,這樣不得不重新替換鉆套。
    鉆套的使用壽命設定
    設定鉆套的使用壽命,是為了更好地控制使用過程中常見的失效現象。一般鉆套使用壽命的設定與其他刀輔具和易耗件刀具一樣,也可以采用一定的方法。
    首先,可采用設備供應商的推薦值來控制;其次,根據實際生產中的經驗值來設定。但是,設定的使用壽命與刀具的使用壽命方法也有其差異性,刀具往往可以直接從加工對象的狀況及自身磨損程度來判定壽命設定是否合理,而鉆套的失效由于一般使用時間較長,故往往不被引起注意。另外,實際生產中比較難觀察到鉆套對刀具的影響及加工零件要求的滿足程度,因此,人們往往需要根據加工對象的形狀位置尺寸的測量結果和定期檢查及判斷鉆套來決定其是否可以繼續使用,通過多次循環的數據采集,才能得出正常情況下的使用壽命。
    鉆套的正??妆谀p量可以通過正常的使用壽命設定來保證,通過加工孔的形狀位置精度與滿足下道工序的加工同軸度要求來設定。而有些鉆套局部孔壁磨損,是不容易發現的潛在風險。因此,實際生產中必須實施相關的加工結果來判斷鉆套的磨損,減少應急替換鉆套的現象。如通過加工零件的前后加工孔的位置度來預測鉆套的磨損加劇程度;目測加工孔的鉆頭加工與鉸刀加工的同軸度情況來判斷鉆套的磨損及定期檢查鉆套的實際磨損程度等。目前在實際生產中,鉆套往往是根據孔加工的位置度及斷鉆的頻繁出現來替換。因此,人們應該選擇預防性的PM時間,利用計劃性的PM時間替換非計劃性的替換鉆套時間,以這種合理設定的PM驗證頻次來達到控制鉆套正常使用壽命的目的。 結語
鉆套是機加工專機生產線的孔徑刀具加工孔的主要專用輔助件,鉆套的合理使用是有一定規律可以總結摸索的。鉆套不是在鉆頭或者鉸刀折斷時才需要替換,也不是一直可以長期使用。只有在一定的規范使用流程前提下,才能保證使用的鉆頭或者鉸刀刀具趨于合理狀態中,從而保證加工零件的孔的形狀位置精度要求,同時使鉆套正常合理地使用
 
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