深孔加工技術(shù)探討

王龍　王歡

摘 要：介紹了深孔概念、深孔加工特點，闡述了深孔加工的難點和解決方法。

關(guān)鍵詞：深孔加工；難點；解決辦法

機(jī)械制造是制造業(yè)的基礎(chǔ)，在整個的機(jī)械加工中，孔的加工占了很大比例。其中深孔加工占了孔加工中大約百分之三十；所以對深孔加工的研究顯得非常重要。深孔加工不但要求機(jī)械本體（Z軸拖動部分和主軸箱部分）擁有一定的剛性保證在加工過程中不產(chǎn)生震刀現(xiàn)象，而且對冷卻系統(tǒng)的沖屑能力也有一定的要求，下面介紹下深孔加工的各項特點和對應(yīng)問題的解決方法。

一、何為深孔

在機(jī)械制造中，孔深與孔徑之比大于5，即可稱之為深孔；深孔加工有很多技術(shù)難點，比如：孔的精度不易保證、刀屑不易排除容易劃傷已加工表面、切削熱不易排除，刀具磨損快等等。因此，孔徑深度與孔徑比值越大，加工就越困難。

二、深孔加工特點

（一）由于深孔加工的實際工況，所用刀桿和刀具大部分都是細(xì)長結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度和剛性較差，所以切削時容易震刀，故精度不易保證。

（二）由于刀具和機(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu)的原因，所以孔軸線的直線度容易偏斜。

（三）深孔加工時，加工位置比較深，鐵屑不容易排除，尤其是小孔時會更加困難，鐵屑不但會劃傷已加工的表面，嚴(yán)重時會造成崩刃、斷刀等現(xiàn)象。

（四）深孔加工過程中會產(chǎn)生大量的熱量，若不能及時進(jìn)行散熱，就會造成刀具磨損加劇，降低刀具的耐用度，提高客戶的加工成本。

（五）深孔加工完成后，由于空間相對封閉或半封閉，測量比較困難。

三、深孔加工需要解決的幾個問題

（一）冷卻方式的選擇。

深孔加工時，機(jī)床的整個加工工藝系統(tǒng)會產(chǎn)生大量熱，尤其是刀具，嚴(yán)重影響刀具的使用壽命，降低經(jīng)濟(jì)效益，故需要進(jìn)行冷卻。由于深孔加工，加工區(qū)是一個非常密閉的空間，熱量不易排出，目前在深孔加工中有兩種方式進(jìn)行刀具冷卻。

1.鉆頭加工一段深度或一段時間后，退出工件一定距離進(jìn)行冷卻，然后重復(fù)進(jìn)刀、退刀，直至加工完成，這種加工方式效率相對較低，而且對于如果孔內(nèi)表面有較高要求的話，也不易保證。但是從機(jī)床成本方面考慮比較經(jīng)濟(jì)，適合前期投入小的中小制造商。這種方法適合小批量生產(chǎn)的工況。

2.使用刀具中心孔出水的形式，保證冷卻液充分進(jìn)入加工區(qū)域，進(jìn)行刀具冷卻，這樣可以保證刀具的耐用度和工件的加工質(zhì)量，這種加工方式可以提高經(jīng)濟(jì)效益，而且機(jī)床的造價會略微高出一些，一般需要內(nèi)冷20bar，對于更深的孔可能提高到70bar壓力，機(jī)床需要加裝頂蓋以免迸濺傷人。對于安全性和環(huán)保要求較高的廠商會加裝安全門鎖和集成有霧收集系統(tǒng)，這樣雖然會增加一部分成本，但是管理和維修方面的成本也是相對低廉的。適合比較大型成規(guī)模的制造商。這種方法適合大批量生產(chǎn)。

（二）排屑的方式方法。

深孔加工是否順利很大程度上是由鐵屑排出是否順利決定的，鐵屑在排出時不但會劃傷已加工表面，嚴(yán)重時會使刀具崩刃或斷刀。需要使用專門的深孔鉆頭，提高排屑能力。也可以修改工藝參數(shù)和加工方式來提升孔的表面質(zhì)量，節(jié)約刀具的使用成本，降低客戶的直接材料成本。

刀具合理和工藝參數(shù)理基礎(chǔ)上，還要使用主軸刀具中心孔出水的方式進(jìn)行沖屑，保證鐵屑能及時排屑保證加工的進(jìn)一步進(jìn)行。

四、深孔加工方式方法的探討

對于工藝選擇的方式，主要是依據(jù)圖紙上對孔要求的精度，再根據(jù)客戶實際的工況和已有的現(xiàn)場工藝人員，制定成本低，效率高，一致性好，加工成品率高的加工方法。因為各個機(jī)床廠商提供的機(jī)床，在性能方面會有些許不同，所以適合自身機(jī)床的參數(shù)和加工方法才是最為重要的。比如，國外機(jī)床自然不必多說，機(jī)械本體材料優(yōu)質(zhì)，加工和裝配精度高，所以剛性和穩(wěn)定性也會比較高，可以追求比較優(yōu)質(zhì)的工藝參數(shù)。相反的，國內(nèi)機(jī)床從機(jī)床本體材質(zhì)到裝配的方式方法都沒有達(dá)到國際水平，自然一致性差，影響客戶的成品率。這就像人的身體條件差，就得依靠后天的努力不斷的修煉方能達(dá)到要求。

（一）在單件、小批量生產(chǎn)、精度要求不高工況下，通常使用普通鉆攻中心或者常用的機(jī)床搖臂鉆床達(dá)到使用要求，使用接長麻花鉆頭進(jìn)行加工，這種加工方式需要反復(fù)進(jìn)給退出來排屑和冷卻，效率不高，而且工人勞動強(qiáng)度大，但是因為機(jī)床相對簡單容易達(dá)到比較高的穩(wěn)定性。

（二）在大批量生產(chǎn)工況下，就需要深孔鉆頭在深孔鉆床上進(jìn)行加工。這種大批量高強(qiáng)度的生產(chǎn)自然需要依靠數(shù)控機(jī)床CNC進(jìn)行。這樣既能充分保證加工效率又能保證加工質(zhì)量和一致性問題。

（三）對于一些深孔精度要求較高時，如果孔位較小可以先進(jìn)行鉆攻留有部分余量再進(jìn)行鉸孔；如果一些孔較大精度要求也相對較高的孔，可以先進(jìn)行預(yù)鉆，擴(kuò)孔，再粗鏜最后再精鏜等后續(xù)的加工。

其實講到這里，鉆孔的方式方法已經(jīng)講的差不多了。但是對于數(shù)控機(jī)床還需要提及的就是環(huán)境溫度和機(jī)床的本體溫度對產(chǎn)品一致性的問題了，即溫度補(bǔ)償控制。隨著大批量的生產(chǎn)，雖然數(shù)控系統(tǒng)對機(jī)床會有半閉環(huán)控制，既然是半閉環(huán)就是控制不完全。而且世間萬物都有熱脹冷縮的固有屬性，機(jī)床自然也不例外。所以合理的溫度控制和溫度補(bǔ)償也是衡量機(jī)床好壞，能否勝任大批量生產(chǎn)的重要指標(biāo)。

五、結(jié)束語

深孔加工在整個機(jī)械加工中，是一個難點也是重點。加工產(chǎn)品的質(zhì)量好壞直接影響產(chǎn)品的可靠性。在加工過程中尤其要解決冷卻、排屑和工藝方式方法等問題就夠了，但是對于機(jī)床制造廠商需要研究的不僅僅是客戶的問題還要分離出機(jī)床本身的不足，再進(jìn)行提高和完善。傳統(tǒng)的加工方法成本較高，效率低、精度不易保證，但是隨著國內(nèi)機(jī)床產(chǎn)業(yè)的不斷崛起，CNC的普及傳統(tǒng)的加工方式早已經(jīng)寫在了歷史的教科書里。追求卓越才是機(jī)床人的行業(yè)態(tài)度，當(dāng)然光有態(tài)度是不夠的，還要有扎實的功底和大量的研究實驗不斷總結(jié)才會提高的更快。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊叔子主編. 機(jī)械加工工藝師手冊[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2003，01.