浅谈机械加工中的深孔加工

浅谈机械加工中的深孔加工

刘彬 083731260 机交学院机制082班

摘要：在加工深孔时，由于刀具细长，刚性差，冷却困难，切屑不易排出；又因为刀具在工件的内部进行切削，刀具的磨损和刀头的损坏都无法观察到。因此，加工深孔至今还仍是一种难度较大的加工工艺。所以，在深孔加工时必须使用一些特殊刀具（深孔钻，深孔镗刀等），以及特殊的附件，并且对切削液的流量、压力都提出了较高的要求。

关键词：深孔；深孔钻；刀具；排屑；切削液

正文：

深孔加工主要的关键技术是深孔钻的几何形状和冷却排屑问题。国内外的工人和技术人员都作了很多的工艺试验和研究，现介绍如下。

一、排屑方式

目前采用的深孔钻排泄方式有三种。

（一）外排屑

外排泄的枪孔钻，见图1。枪孔钻是一个空心管子，高压切削液从刀具前端的小孔中喷出来，把切屑从抢孔钻的三角槽中冲出。

图1

（二）喷吸式内排屑

喷吸式内排屑加工深孔的原理见图2。切削液分两部分：一部分进入刀头切削区，另一部分经倾斜（一般与轴线相交30 °）的“月牙孔”向后喷射，

使排屑杆中造成压力差，切屑液的压力和吸力的作用下，就能很顺利的从排屑杆中排出。

图2

（三）高压内排屑

高压内排屑加工深孔的方法见图3。高压大流量的切屑液从封油头经深孔壁之间进入钻头的切屑区，切屑在高压切屑液的冲刷下从排屑杆中间排出。这种方式，切屑杆内没有压力差，需要切屑液的压力更高，因此成为“高压内排屑”。

图3

二、枪杆钻及加工方法

（一）抢孔钻及加工方法

在加工φ3--φ20mm的深孔时，一般都采用枪孔钻。抢孔钻的结构和几何形状，见图4。抢孔钻用高速钢或硬质合金的刀头和无缝钢管的刀杆焊接而成，刀杆上压有V型槽，中间可通切削

液。主刀刃和副刀刃垂直于轴线的平

面分别别相交30°、20°，刀尖偏于

D/4处。

抢孔钻的切削力分布情况见图

5。外刀刃A、内刀刃B切削时产生的

切削力在基面上的分量各为R A、R B，

合力为R。R又可以分解为P X(轴向

力)、P Y（径向力）。由于抢孔钻的P Y

力较小，并由支撑棱2支撑；P Z力由

支撑棱1支撑；另外，中心还有定心

尖。因此，钻削时能保持良好的直线性。

图4

枪孔钻与麻花钻相比，由于麻花钻中心有横刃，横刃上切削条件很差，加工深度很困难，然而枪孔钻没有横刃，后角较大，所以，中心切削情况有所改善，加工深孔时稳定。

抢孔钻头上的V型槽，是排出铁屑的通道。腰型孔3是切削液的出口处。高压切削液从空心的刀杆经腰型切屑孔3进入切屑区，切屑就从V型槽中排出外面。

因为抢孔钻的刀尖偏在一边，刀头刚进入工件时，刀杆会产生扭动，所以必须使用导向套，见图6。这种导向套不但可以引导枪孔钻进入工件，而且使切屑和切削液从空档处A处排出回收。后导套B还可以防止枪杆钻的转动。

图5

图6

枪杆钻加工深孔时，由于刀杆强度极差，选择切削用量时必须特别注意，尤其是走刀量应选得很小，在钻削碳素钢时推荐的走到量见表1.

表1枪孔钻的走刀量

切屑速度可按加工材料硬度来选择，

一般不宜选的太小，否则生产效率低。

用枪孔钻加工深孔时，切屑液的压

力、流量都应选择得很大，使得切屑容易

冲出。具体数值可以从图表1中查得。

图表1 枪孔钻加工深孔时切削液的压力和流量（二）高压内排屑深孔钻及加工方法

1、单刃深孔钻及加工方法

内排屑单刃深孔钻见图7。刀片和导向部分采用硬质合金，刀尖偏离中心3mm，他的作用与枪孔钻相同，即切削时工件中心形成定心尖，并抵消一部分径向切削力。硬质合金导向垫A的作用是支承P Y力并起导向作用，导向垫B主要承受切削力P Z。主切削刃形成阶台型，起到了分屑作用，其分忍数量（二刃或三刃）要根据钻孔直径大小及排屑孔大小而定，以排屑顺利为宜。

各切削刃后刀面应与被加工孔径让开，以防擦伤孔的表面。导向垫尺寸一般应比刃部直径小0.08—0.1mm，以免影响钻孔的直线性。导向垫上的倒角1×18 o有利于吸入切削液形成油楔。这种单刃深孔钻主要加工各种实心铸件的油缸（液压筒），经长期加工磨床液压筒证明效果比较好。

图7 钻铸件用单刃深孔钻

2、交错齿内排屑深孔钻及加工方法

在钢件上钻深孔，因为断屑、排屑比较困难，所以要比加工铸件困难复杂得多。

钻削深孔钢件时，可采用交错齿内排屑深孔钻，见图8 。它的特点是刀片交错排列，切屑可以从两个喇叭形孔通入空心刀杆向外排出。刀片在刀具中心两侧成交错排列，其目的是其分屑作用，其次也可使得刀具两侧受力比较平衡。刀刃前面磨有断屑槽，是切屑形成小块C字形切屑，以便在高压切削液的冲刷下比较容易向外排出。

由于钻头沿径向个点切削速度不同，外圆周上的切削速度较大，因此可采用耐磨性比较好的YT类硬质合金。靠近钻头中心处切削速度比较低，在切削挤压力的作用下容易产生崩刃，必须用韧性较好的YA类硬质合金。

当钻孔直径大于65 mm时，可用机械夹固式不重磨深孔钻，见图9 。它的结构原理基本上与交错齿深孔钻一样，刀片4内部有一阶台，用螺钉5固定在刀头上。刀块上用小压板1紧固，不重磨刀片3，上刀片2作为断屑板。导向块6做成半圆形，能浮动自位，使得导向块与孔壁保持良好接触。

钻头体用40Cr合金钢制造，钻头体后端用方牙螺纹（短齿非标准件）与空心钻杆7连接。

高压内排屑深孔钻的工作情况见图10 ，工件1有三抓卡盘夹住，右端在中心架3上，钻杆有车床尾坐的专用刀塔架夹紧，并带动进给。工件端面有一个封油头。切屑液由管8进入钻头的切削区，把切屑从钻杆内孔冲刷出去。密封环4防止切屑液从工件端面泄露出来。当工件旋转时，滑环5与工件一起旋转，依靠滑环5跟端面密封轴承6之间精密的摩檫配合，以防止切削液的泄露。工件后面有一个弹性密封环15，以防止当孔钻穿时切削液喷射出来。

图8 、 9 机械夹固式不重磨深孔钻