基于機(jī)械加工的深孔加工技術(shù)探析

趙東輝

摘 要：在機(jī)械加工中超30%的部分需要進(jìn)行孔加工，其中深孔加工占據(jù)孔加工比例的40%，因此深孔加工是機(jī)械加工的重要形式之一。深孔加工工藝特殊，無(wú)法直接觀察到孔內(nèi)部的情況，因此必須合理選擇和設(shè)計(jì)孔加工的技術(shù)和工藝。文章對(duì)深孔加工技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)述，并對(duì)其中的關(guān)鍵工藝和過(guò)程進(jìn)行分析，指出深孔加工技術(shù)中應(yīng)當(dāng)注意的技術(shù)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工；深孔加工技術(shù)；技術(shù)工藝

中圖分類號(hào)：TH16 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）20-0138-02

Abstract： In machining， more than 30% of the parts need to be machined， in which deep hole machining accounts for 40% of the hole machining proportion， so deep hole machining is one of the important forms of machining. Because of the special processing technology of deep hole， the internal situation of hole cannot be observed directly， so the technology and technology of hole machining must be reasonably selected and designed. This paper briefly describes the related contents of deep hole machining technology， analyzes the key processes and processes， and points out the technical key points that should be paid attention to in deep hole machining technology.

Keywords： machining； deep hole machining technology； technical technology

當(dāng)前，人民生產(chǎn)生活條件以及現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展，對(duì)于機(jī)械加工技術(shù)水平的要求逐漸提高，其中深孔加工技術(shù)作為機(jī)械加工技術(shù)的重點(diǎn)，對(duì)加工技術(shù)的質(zhì)量要求更是嚴(yán)格。相比于普通孔加工，深孔主要是指長(zhǎng)度和直徑之間的比值大于5以上的孔，深孔加工工藝復(fù)雜，需要應(yīng)對(duì)更加嚴(yán)峻的施工條件，具有極高的施工難度，因此探討深孔加工技術(shù)的應(yīng)用意義重大。

1 深孔加工技術(shù)的技術(shù)特點(diǎn)

1.1 深孔加工技術(shù)難度大

首先，絕大部分的深孔加工在半封閉或者是全封閉的環(huán)境下實(shí)施，因此，加工切削以及走刀等問(wèn)題工作人員無(wú)法直接的進(jìn)行觀察；其次，通常來(lái)說(shuō)，深孔的半徑與孔深兩者之間的比值比較大，正因如此，容易出現(xiàn)金屬屑難以排出堵塞孔洞的情況；最后，過(guò)長(zhǎng)的鉆頭所導(dǎo)致的問(wèn)題是會(huì)大幅度的降低鉆頭的剛性，以至于出現(xiàn)偏孔或者是抖動(dòng)等方面的問(wèn)題，也就難以有效的保障深孔加工的精度；此外，孔洞加工散熱問(wèn)題的影響，封閉環(huán)境下孔洞內(nèi)溫度上升會(huì)導(dǎo)致鉆頭的磨損。

1.2 運(yùn)動(dòng)方式本身具有特殊性

在深孔整個(gè)加工過(guò)程之中，工件以及刀具兩者之間可以采用多種相互運(yùn)行的方式，其中，就包括工件轉(zhuǎn)動(dòng)同時(shí)刀具進(jìn)給；工件固定同時(shí)刀具進(jìn)給以及二者以相反方向運(yùn)行進(jìn)給等，如何選擇不同的運(yùn)動(dòng)方式是深孔加工技術(shù)使用的重點(diǎn)問(wèn)題之一。

1.3 深孔加工排屑問(wèn)題

深孔加工中排屑問(wèn)題也是應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題之一，排屑方式主要分為兩種，第一種是外排屑，在孔心鉆桿處倒入冷卻液，將切屑從切削區(qū)清理出；第二種是內(nèi)排屑，在孔和鉆桿外壁處倒入冷卻液，將切屑從切削區(qū)域帶出。在實(shí)際加工過(guò)程中一般優(yōu)先考慮內(nèi)排屑加工方式，因?yàn)樵摲绞讲粫?huì)造成孔壁二次摩擦，鉆桿剛性較高更不會(huì)影響孔洞的表面質(zhì)量。

2 機(jī)械加工中深孔加工技術(shù)要點(diǎn)探析

2.1 設(shè)計(jì)并選擇工藝路線

第一，工藝路線指導(dǎo)機(jī)械加工的各個(gè)流程，深孔加工同樣如此。在工藝路線的設(shè)計(jì)和選擇上首先要考慮其加工方法以及刀具實(shí)用性，根據(jù)零件特點(diǎn)、材料性能選擇相應(yīng)的加工技術(shù)和加工工藝流程；第二，劃分零件加工的過(guò)程，包括粗加工、精加工以及光整加工等，合理的加工工藝程序能夠有效提高零件的加工效率以及加工質(zhì)量；第三，在選擇工藝路線時(shí)，除了要考慮孔洞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還要對(duì)加工設(shè)備本身的特點(diǎn)加以充分的考慮，近些年，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展的背景下，深孔刀具技術(shù)日益的改進(jìn)與完善，深孔加工技術(shù)邁向了精細(xì)加工的層次。對(duì)深孔加工流程進(jìn)行優(yōu)化能夠避免裝夾誤差；最后，嚴(yán)格的控制好加工余量。較之于普通類型的孔洞，深孔零件的余量會(huì)有所增加，與此同時(shí)，由于刀具類型以及角度有所不同，相應(yīng)的余量也千差萬(wàn)別，比如，較之于多刃鉸刀，單刃鉸刀的余量明顯要多得多。

2.2 挑選加工刀具

深孔加工刀具的選擇要依據(jù)深孔表面的不同特點(diǎn)，實(shí)際加工過(guò)程中常見(jiàn)的加工刀具有扁鉆、麻花鉆、內(nèi)外排屑深孔鉆以及噴吸鉆等，刀具種類較多，本文針對(duì)使用中最為常見(jiàn)的幾種進(jìn)行介紹：

（1）扁鉆：扁鉆有整體扁鉆以及裝配扁鉆兩種類型，其

中，整體扁鉆的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為的簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)加工難度不高，在高硬度鍛件以及鑄件中應(yīng)用較多。而裝配扁鉆的特點(diǎn)是靈活性良好，且更換速度較快，易于進(jìn)行切削液的導(dǎo)入，有著廣泛的應(yīng)用，在自動(dòng)化加工技術(shù)中應(yīng)用較多。

（2）麻花鉆：麻花鉆是一種應(yīng)用范圍最廣的加工刀具，尤其是在粗加工環(huán)節(jié)中使用麻花鉆的施工效率較高。

（3）內(nèi)外排屑深孔鉆：內(nèi)排屑鉆頭用螺紋連接鉆頭與鉆桿，工作過(guò)程中將高壓切削液自鉆桿外緣注入，將切削從鉆桿中引出；外排屑深孔鉆為單雙刃深孔鉆，在鉆桿孔內(nèi)倒入高壓油，在碎屑區(qū)域?qū)⑺樾紡腣型的導(dǎo)槽內(nèi)排出，外排屑深孔鉆的鉆刀面為0°，便于刀具工作并且外排屑深孔鉆沒(méi)有橫刃，鉆孔中鉆尖圓錐性能夠切斷碎屑，幫助碎屑的排除。

2.3 冷卻潤(rùn)滑的作用保證

在實(shí)行深孔加工處理過(guò)程之中，鑒于孔內(nèi)部加工環(huán)境的封閉性特點(diǎn)，因此，孔內(nèi)溫度在加工中會(huì)快速的升高。

所以必須要對(duì)孔洞采取相應(yīng)的降溫措施并且還要保證切削中的潤(rùn)滑效果。在加工過(guò)程中通常使用冷卻液和潤(rùn)滑液對(duì)孔洞進(jìn)行冷卻和潤(rùn)滑，要對(duì)二者進(jìn)行合理配比，合理的配比能夠確保冷卻作用，可以使得刀具的使用期限大大的延長(zhǎng)，與此同時(shí)，通過(guò)冷卻液的有效應(yīng)用，可以起到減震、沖刷以及消音等作用。由于鉆削孔徑比較小、深度比較大，所以在加工過(guò)程中會(huì)形成阻力，克服上述阻力自然需要消耗更多熱量。另外徑向?qū)K以及切向?qū)K的共同作用發(fā)力，刀具和孔壁兩者間會(huì)產(chǎn)生摩擦力。而摩擦中會(huì)出現(xiàn)一定的熱量，必須依靠冷卻措施進(jìn)行處理。冷卻液能夠在導(dǎo)向塊與孔壁間形成液壓支撐系統(tǒng)從而減少導(dǎo)向塊之間的摩擦，減少其對(duì)功率的消耗，能夠達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)。

2.4 切屑排除處理

深孔加工處理中成孔空間較為封閉，因此，要想順利的排出切屑并非是容易的事情，隨著切屑不斷的堆積，會(huì)使得加工的質(zhì)量大打折扣，尤其是在內(nèi)排屑鉆之中。

由于空間條件以及環(huán)境條件的限制排屑的難度較大并且施工工作難以開(kāi)展。在切屑處理過(guò)程中，深孔排屑問(wèn)題主要在分屑、斷屑以及排屑三個(gè)環(huán)節(jié)上，由于材料性能有所不同，因此，相應(yīng)的切屑會(huì)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，而切屑能否順利的排出很大程度上會(huì)受到切屑的寬度、形狀、寬度、彎曲度以及尺寸等方面因素的不良影響。為此，在實(shí)行深孔加工過(guò)程之中，對(duì)于排屑這一問(wèn)題要引起高度的重視。

考慮到深孔加工空間的封閉性，產(chǎn)生的熱量難以有效散出，施工難度大排屑通道長(zhǎng)，因此，對(duì)于排屑系統(tǒng)以及孔洞冷卻這兩個(gè)方面問(wèn)題要加以充分的考慮，比如，在深孔加工過(guò)程之中內(nèi)排屑深孔鉆這一工藝具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。工藝本身具有外冷內(nèi)排屑的特點(diǎn)，可以加工直徑80毫米左右的深孔，成孔時(shí)首先要旋轉(zhuǎn)工件，通過(guò)螺紋將鉆頭和鉆連接起來(lái)，在刀架帶動(dòng)下封油頭成孔，在工件內(nèi)部進(jìn)行導(dǎo)向裝置的安裝，如果內(nèi)排屑深孔鉆進(jìn)，那么切屑就會(huì)排除并且不會(huì)產(chǎn)生摩擦從而保證工件的質(zhì)量和加工精度。該工藝具有成孔效率高，排屑效果好，運(yùn)轉(zhuǎn)工作穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，但是相比之下造價(jià)較高。

3 機(jī)械加工中深孔加工技術(shù)的設(shè)備應(yīng)用

機(jī)械加工中深孔加工技術(shù)的處理一般需要專業(yè)設(shè)備進(jìn)行操作和加工，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)動(dòng)的模式進(jìn)行科學(xué)合理的選擇，一般來(lái)說(shuō)，工件旋轉(zhuǎn)輔助刀具向軸內(nèi)進(jìn)給，切實(shí)的保證孔洞加工工藝能夠高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。加工機(jī)床是深孔加工中所使用的最為重要的加工設(shè)備，是保證工藝加工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，其中，加工機(jī)床包括了進(jìn)給箱、主軸箱、中心架、刀具夾以及輔助裝置，機(jī)床床身等構(gòu)件，其中，主軸箱的作用是控制旋轉(zhuǎn)以及支持主軸，而撥盤以及卡盤等通常安裝于主軸右端，并且安裝了孔心轉(zhuǎn)軸，內(nèi)部采用的是錐孔結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)刀具夾裝提供必要的條件。進(jìn)給箱所起到的作用是利用絲桿將電機(jī)動(dòng)能傳遞到刀具上，并配合刀具實(shí)施直線運(yùn)動(dòng)。

刀具夾裝置在夾裝鉆桿之中應(yīng)用最為廣泛，通過(guò)螺母的應(yīng)用可以進(jìn)行裝置的有效連接，借助于絲杠帶動(dòng)可以使得鉆桿沿著軸向?qū)嵭屑庸す┙o。作為機(jī)床結(jié)構(gòu)的重要組成部分，機(jī)床床身可以使得各個(gè)零部件相互結(jié)合起來(lái)，不僅可以提升各個(gè)零部件位置的準(zhǔn)確性，而且可以保證各個(gè)零部件協(xié)調(diào)的運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)將刀架以及支架導(dǎo)軌等安裝在機(jī)床床身，并利用支撐支架進(jìn)行固定，從而為加工系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性提供重要保障。

需要說(shuō)明的是在實(shí)際加工過(guò)程中要針對(duì)不同的情況選擇相應(yīng)的加工設(shè)備，如果條件有限一般選擇臥式車床替代成孔設(shè)備。例如在油缸缸套深孔加工過(guò)程中使用臥式機(jī)床，在裝夾方式上一般為一夾一支的方式，裝夾一端為四爪單動(dòng)，另一端為中心架軸向支撐。在夾裝深孔刀具時(shí)需要配置刀具架，一般情況下刀具架設(shè)置在滑板上確保在液壓作用影響下切屑可以順利排除同時(shí)不影響設(shè)備正常工作狀態(tài)，除此之外，在內(nèi)排屑方法使用過(guò)程之中，對(duì)于冷卻液滲漏這一問(wèn)題要引起高度的重視，并確保輸油氣處于密封狀態(tài)同時(shí)符合相關(guān)的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析，深孔加工指的是深度孔徑比在5以上的機(jī)械加工，對(duì)于此類機(jī)械加工有必要采用深孔加工技術(shù)，而且該工藝技術(shù)的本身難度較大，成孔工作復(fù)雜并且加工過(guò)程受多種因素影響可能性大，其中孔深就會(huì)嚴(yán)重影響加工工藝的變化，比如，如果刀桿比較細(xì)長(zhǎng)且剛性不高，會(huì)造成鉆削發(fā)生抖動(dòng)偏移現(xiàn)象，因此，在深孔加工中對(duì)于各種加工工藝以及加工技術(shù)的特點(diǎn)要加以充分的考慮，合理選擇加工措施。在深孔加工處理過(guò)程中要提高對(duì)施工技術(shù)以及操作細(xì)節(jié)的重視，包括從工藝路線選擇到排屑方式確定的各個(gè)環(huán)節(jié)，只有這樣才能夠保證工藝加工的質(zhì)量和效果，達(dá)到深孔加工的目標(biāo)和要求。

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