在箱體類零件的加工中，鑽孔是其工藝技術中必不可少的一種，孔徑直接影響後續的加工及裝配，甚至會導致整機性能變差。在奇瑞汽車公司發動機廠，某缸體線OP20序鑽回油孔直徑也曾遇到了測量不合格的問題，他們是怎樣解決的呢？
缸體是汽車發動機上所有零件的基體，其他部件通過螺栓連接到缸體本體上，而缸體上的油孔則是連接所有部件油路的中間通路，其中缸體回油孔是其內部潤滑通路的主要組成部分。
目前，我公司缸體回油孔採用塗層硬質合金麻花鑽進行鑽孔，其孔徑及深度採用通止深度規進行在線檢測。在實際生產過程中，在線檢測回油孔孔徑和深度時，偶發性出現通止深度規的通端無法檢測到回油孔底端，即表現為回油孔直徑不合格，間接表現為回油孔深度不合格。但現場採用遊標卡尺檢測其孔徑及深度均滿足要求。針對此異常問題，我們對加工回油孔孔徑及深度的相關影響因素進行了排查分析，並給出了解決方案。
排查影響因素
1.設備方面
加工回油孔工序共有2臺臥式加工中心，其型號不同，所用夾具、刀具及加工工藝均相同。加工過程中都偶發性出現了孔徑通止深度規測量孔徑及深度不合格問題。因此排除了設備因素對加工的影響。
2.刀具方面
(1)刀具尺寸不合格
對回油孔加工鑽頭直徑進行檢測，其結果均在合格範圍內，且對在刀具公差範圍內的不同直徑的刀具進行現場加工驗證，具體結果如表1所示。從驗證結果分析，其刀具直徑不是導致加工測量不合格的原因。
(2)刀具磨損
鑽頭在加工過程中隨著壽命的增加而磨損，刀具異常磨損將體現為加工回油孔直徑偏小或加工過程中出現「喇叭口」形狀。通過對2臺設備的加工刀具壽命進行跟蹤，從驗證結果分析，排除了刀具磨損對回油孔孔徑不合格的影響，具體結果如表2所示。
3.工藝參數
在極限情況下，孔內壁的表面粗糙度過大很可能影響孔徑的測量，而平時我們不太關注鑽孔內壁的表面粗糙度。一般認為鑽孔內壁粗糙度產品要求的公差較大，刀具自身及加工中心即可保證。
通過對鑽頭工藝參數的調整驗證(見表3)，增加鑽頭切削線速度，降低鑽孔內壁的表面粗糙度。現場更改刀具切削參數進行驗證，仍偶發性出現孔徑測量不合格，排除了工藝參數對孔徑異常的影響。
4.加工工藝方式
產品要求回油孔深度75±0.5mm，孔徑Ø16±0.2mm，長徑比約4.7，回油孔屬於中深孔。而回油孔加工採用普通鑽孔循環加工：一次性G1進給、G0快速退回的方式。考慮到工具機和夾具的剛性、精度隨著使用年限的增加而變差，導致加工過程中工件的剛性不足，因此採用深孔加工的工藝方案進行驗證。
方案一：在鑽孔到位後增加0.5s暫停，同時以G1退回(見圖1)。現場加工驗證跟蹤仍然偶發出現回油孔孔徑測量不合格。
方案二：將鑽頭加工工藝方式改為深孔鑽的加工方式，即G1進給加工深度約1/4處+G0快速退刀+G1進給加工深度約2/3處+G0快速退刀+G1進給加工到底+G0快速退刀(見圖1)。現場驗證後，連續跟蹤兩臺工具機的回油孔刀具的多個加工壽命周期，未出現孔徑測量不合格工件，此方案驗證有效。
通過更改回油孔刀具加工工藝方式，回油孔孔徑測量不合格問題得以解決，為了找到最終導致孔徑測量不合格的原因，我們進行再次深入分析：
通止深度規在檢測回油孔直徑與深度時無法檢測到孔底部，初步分析是回油孔直線度超出檢具所能包容的範圍。為了驗證分析的正確性，用內徑千分尺分別對回油孔不同截面進行測量，測量結果顯示從回油孔孔口到回油孔底部所有截面直徑均滿足產品尺寸要求。隨後採用三坐標對失效件檢測其孔的直線度，其直線度達到0.12mm,即回油孔呈現「彎曲」(見圖2)，直接反應至通止深度規無法測量到位，即「測量不合格」。
圖2 失效件與合格件狀態對比
制定改進措施
通過上述驗證找到了問題的真因，我們採取了如下改進措施：
1. 更改回油孔加工刀具
油孔刀具直徑過大且為中深孔加工，由於選用麻花鑽頭自定心效果較差及切削負載較大等因素，加工過程中回油孔出現了輕微的扭曲變形，導致回油孔直線度差進而測量不合格。為了不影響生產線工序節拍平衡率，恢復了鑽頭原有的加工工藝方式：將麻花鑽改為直槽鑽(見圖3);並且通過優化鑽頭的頂尖角度及橫刃長度，提高鑽頭自定心能力，降低回油孔的扭曲變形量。改進後回油孔的直線度均值在0.06mm。跟蹤現場生產加工情況，未出現回油孔測量不合格，措施實施有效。
2. 更改檢具
檢具通端設計為整體直徑下限結構，理論上檢測了孔徑最小值和「直線度」尺寸，而此油孔因功能設計，對直線度要求比較寬泛。檢具的結構設計導致了對孔徑尺寸的過嚴要求。由於檢具通端直徑控制在15.819～15.829mm之間，回油孔壁稍有變形就會導致檢具通端根部與回油孔變形部分發生幹涉。從產品功能性及加工經濟性考慮，對檢具通端結構進行改進。減小檢具通端靠近根部的直徑(見圖4)，直徑由理論值15.824mm改為15.00mm，檢具不會與回油孔壁發生幹涉，規避了檢具要求過嚴而誤判的尺寸不合格。解決了加工過程失效點以及測量過程失效點。
從以上兩方面對失效原因展開分析並採取解決措施，至此鑽孔孔徑測量不合格問題得以徹底攻克。
結語
在實際生產過程中，這種質量缺陷對於沒有經驗的工藝工程師而言，短時間內很難直接鎖定問題產生的原因，而長時間停機又會影響生產效率。通過分析驗證，我們最終找到了失效原因，解決了底面回油孔孔徑加工、測量不合格的問題，保證了產品質量。希望本案例能對業界各位同仁有所啟示。
擴展閱讀：
雷射珩磨技術大幅提升發動機性能！
發動機缸體曲軸孔加工，三種方式大比拼！
發動機缸體、缸蓋加工刀具怎麼選？