肖荣　金艳玲　陈苏丽
（西安飞行自动控制研究所）

　　1.技术背景

　　GCr15，高碳铬轴承钢的代表钢种。由于其综合性能好，具有高而均匀的硬度，良好的耐磨性和高的接触疲劳寿命，被广泛地用于航空、航天产品上。但就加工性能来讲，其硬度较大、较黏，属于一种难加工材料；而且国产轴承钢在精炼过程中有较多的非金属夹杂物，主要有氧化物铝酸钙、镁铝尖晶石等，硫化物MnS和CaS，以及氧化物与氯化物的复合夹杂，这些夹杂物形成局部硬点，给加工带来难度。如图1所示，某GCr15产品上φ0.5的小孔对控制流量起着非常重要的作用，孔深约6mm，是典型的大长径比（12:1）微小孔。

　　2.加工方法探索

　　（1）加工刀具选择。

　　①Co高速钢钻头。因为零件材料硬度较高，Co高速钢钻头磨损较快，切削刃易磨钝，摩擦力急剧上升，机床出现闷车现象，刀具容易折断，因此无法满足加工要求。

　　②通用合金钻头。通用合金钻头，切削刃较长，刀具相对单薄，当钻头接触到零件材料中夹杂的非金属杂质时，零件发烫，钻头发出尖锐声音，很快折断，亦无法满足加工要求。

　　③自制扁钻。在综合考虑小孔的加工特点和零件材料特点后自制刀具，选定YL10.2和YD15合金棒。

　　YL10.2用于高速车削、铣削，也可用于淬火钢的加工；YD15用于精车、半精车钛合金、镍基高温合金及钎焊后零件的加工。经试验，Z终选定韧性较高的YL10.2合金棒，刃磨φ0.5×2中心钻、φ0.5×4.5扁钻和φ0.5×6扁钻各一支，分阶段进行加工。其中φ0.5×6扁钻顶角磨成100°，定心较好；刃倾角由一般常用的1.5°变为3°，刚性好；只在长3mm范围内开扁，增加刀具强度；刃磨30′倒锥利于排屑。刀具结构及实物如图2、图3所示。

　　（2）切削参数选择。GCr15在切削过程中，其切削力是动态变化的。在刀具初始切入的瞬间，切削力急剧增大，随着刀具开始切入工件，切削进入了稳定阶段，稳定切削力约220N。随着刀具继续前进，切削力总趋势不断增加，但因切屑不断分离而出现波动。同时，在切削加工中，随着切削速度的提高，工件表面残余应力逐渐增大。主要原因为：当切削速度显著提高时，切削层金属发生了弹、塑性变形，且后刀面与工件表面、前刀面与切屑摩擦产生切削热，使切削温度显著提高。因此在选择切削参数时，需控制好切削力和切削热，防止扁钻断裂。

　　本次零件小孔加工分三个阶段进行，每个阶段的切削参数如下：①选用φ0.5×2中心钻定心，转速4000r/min，每进给0.3mm退刀一次，每加工25件刃磨一次。②选用φ0.5×4.5扁钻预钻，转速4000r/min，每进给0.15mm～0.2mm退刀一次，每加工15件刃磨一次。③选用φ0.5×6扁钻接通孔，转速4000r/min，每进给0.1mm～0.15mm退刀一次，每加工10件刃磨一次。

　　（3）冷却润滑应用。冷却液具有降低切削温度、减少刀具磨损、减少工件热变形以及冲刷铁屑的作用，本次加工采用攻丝油和煤油混合液作为冷却液。每次退刀的时候，及时用毛刷蘸取冷却液清理铁屑，冷却钻头，切削过程中，其润滑冷却效果良好。

　　3.结语

　　本文以某型产品为例，从零件材料、加工刀具、切削参数以及冷却润滑等方面入手，介绍了GCr15大长径比微小孔的钻削方法，为类似零件的深长孔加工提供了一些参考。

来源：《金属加工》(冷加工)2017年第22期