深孔加工工艺探讨

深孔加工工艺探讨

摘要：深孔加工一直是孔系加工中的难点。深孔加工不仅加工量大，加工效率较低，且对加工设备、加工刀具耐用性及加工工艺提出了更严格的要求。随着现代科学技术的发展，新型产品的不断更新换代，对产品深孔加工质量提出了更高的要求。因此，研究深孔加工已经成为机械加工行业的必要。

关键词：深孔加工加工设备刀具耐用性加工工艺加工质量

中图分类号：p624.4

1. 深孔定义

一般机械加工方面将孔深l与孔径d之比：l/d>5的孔称为深孔。原因为：一般实料孔采用麻花钻加工，麻花钻直径d、螺旋角β和螺旋槽导程p成以下关系：p/πd=tan（β）（1.1）

在实际生产中，为了保证麻花钻在钻削过程中的排屑质量，麻花钻一次钻到底即不退刀的情况下，钻孔深度l 5的孔称为深孔。

深孔加工分为：一般深孔加工、精密深孔加工和电深孔加工，这里主要介绍一般深孔加工。一般深孔加工按照加工方式包括以下几种：

实心钻孔法即原毛坯无孔，采用钻削加工出孔；

镗孔法即已有底孔，为满足孔的精度及表面粗糙度采用镗削加工孔；

套料钻孔法即用空心钻头钻孔，加工完成后毛坯中心残存一根芯棒的方法。

现在产品多为焊接件、锻打件等，原毛坯大部分为无底孔结构，故实心钻孔法是现在深孔加工最常用的加工方法。下面将重点介绍实心钻孔法。

2.加工设备的选择

其中适合深孔加工的设备主要包含以下几种设备：镗床、钻床、专用钻孔机、铣床、加工中心等。根据加工工件的结构特点、现有加工设备性能、工装等进行加工设备的选择。

由于镗床、钻床、专用钻孔机等设备在加工孔前，需要借助划线或其它加工方式确定孔在整个工件中位置后，方可加工。从而导致工件加工时工序较为分散，需要多次装夹产生大量的辅助加工时间，故在加工设备及条件允许的情况下不提倡使用镗床、钻床、专用钻孔机加工孔。相对以上三种设备，铣床及加工中心在加工孔时，只需要在编制加工程序时确认加工孔位置坐标即可，从而实现了工序集中原则，避免多次装夹造成的装夹误差，不仅缩短了加工辅助时间且提高了加工精度。

3.加工刀具及冷却方式

一般底孔采用钻头加工，钻头的选用直接影响着孔的加工情况。深孔加工一般处在封闭中加工，我们无法观察到加工状态，无法预测刀具状态，因此刀具的选择至关重要。其中高速钢麻花钻头是孔加工常用的刀具，但该刀具存在刃磨现象，且横向前角是很大的负前角γ=-54°～-60°，在加工时产生很大的轴向力占45%～55%。由于横刃长，切削时定心不好，加工时钻头易出现偏斜现象。

目前，随着机械加工刀具的不断更新，一种深孔钻钻头应运而生，深孔钻钻头前角较大，加工时产生的轴向力较小，定心作用较好，且刀片采用硬质合金材质，有效地避免了因材质不均匀或硬点造成刀具偏斜现象，故建议在加工深孔时选用深孔钻钻头。

深孔加工时，刀具在切削的过程产生大量的切削热，若不能及时有效地进行散热，易引起以下问题：

（1）.工件易发生热变形；

（2）.刀具的耐用度降低，刀具使用寿命较短；

（3）.铁屑在高温下，排屑不畅，易造成铁屑缠绕在刀具上，形成积屑瘤，造成孔内壁划伤；

（4）.加工过程中产生噪音及振动。

因此切削液的选用至关重要。切削液的选取主要取决于工件材料的性质、加工方法、加工精度、切削液的类型及切削条件等。加工过程中切削液的压力和流量充足时，才能将切削液输送到切削区域。为了更好地保证切削过程刀具得到充分的冷却，推崇在选择深孔钻钻头时，应选择带内冷却液输入的钻头，如walter titex x treme。

4.数控加工深孔指令

在数控加工过程中，钻孔的加工指令包括g81、g82、g83等，下面将介绍深孔钻削指令g83：

深孔加工循环（g83）

数控程序格式：g83x_y_z_r_q_f_k_；

钻削采用深孔加工指令g83，使加工过程中刀具得到充分的冷却空间，加工时每次进给加工量较小，减少刀具在钻孔时产生的变形，有效地避免了因排屑不畅造成的刀具损伤。

5.加工参数的选择

加工参数包括切削速度、进给及切削量。加工之前根据所选刀具结合工件材质，查找金属切削手册，选择合适的加工参数。

切削速度：用v表示，计算公式 v=nπd/（1000×60）（m/s）（1.4）式中d—工件上加工孔直径（mm），n—工件转速（r/min）；

②进给：用f表示，单位（mm/r）。工件每转一周，刀具沿进给运动方向移动的距离。③切削量：用ap表示，单位：mm；通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。根据此定义，如纵向车外圆时，其背吃刀量可按下式计算：a p = （d w —d m ）/2 （1.5 ）式中：d w ——工件待加工表面直径（mm ）； dm ——工件已加工表面直径（ mm ）。但钻孔时，切削量为钻头直径d，即a p =d（mm）。

6.结束语

经过多年对深孔加工工艺的探究，本文所简单介绍的深孔加工工艺适合钢件材质的精度要求在it7～it12的孔径在￠14mm～￠30mm 深孔加工。

参考文献

[1]孟孝农，机械加工工艺手册，北京：机械工业出版社，1987

[2]朱祖良，孔加工刀具，北京：国防工业出版社，1990

[3]王世清，深孔加工技术，西安：西北工业大学出版社，2003

[4]上海市金属切削技术协会，金属切削手册，上海：上海科学技术出版社，2000