浅析机械加工过程中的深孔加工方法

浅析机械加工过程中的深孔加工方法

随着科学技术的飞速发展，各行业对于机械加工过程中钻孔的加工技术和质量的要求也越来越苛刻，对于方法的研究越来越深入。这其中面临的最为严峻的问题就是深孔加工的问题。深孔加工属于加工工艺中最为复杂的组成部分，深孔一般是指长度和直径的比值大于五的孔，属于半封闭式切削加工工艺的一种，相比于其他工艺而言，条件更为恶劣，施工难度也更大。对于长径比大于二十的深孔而言，宜采用麻花钻在普通钻床和车床上加工。文章在阐述深孔钻削中常见几大问题的基础上，对于冷却、润滑、切屑处理等环节进行了浅要的分析。

标签：机械加工；深孔加工特点；设备方法

1 深孔钻削的特点

深孔钻削中最为主要的部分就是刀具的选择，按照工作条件、工艺技术和施工特点等方面的原因进行分类，可分为单刃外排屑深孔钻，俗称枪钻，包括BTA 深孔钻和喷吸钻在内的内排屑深孔钻、套料深孔钻、深孔镗。

目前比较常见的深孔加工问题主要体现在排屑、导向、散热三个主要方面，主要的表象问题集中在以下几个方面：首先是在钻孔过程属于半隐蔽作业，刀具切的观察难度比较大，整个过程中，信息收集多半只能依靠声音、切屑的状态、油表、电表等仪表设备、膜振动等表象来判断切削过程是否顺利进行。其次，受到深孔桩自身条件的约束和限制，孔的长径比通常比较大，钻杆的外观细而长，这就直接决定了钻杆的刚度不会很高，在运作过程中抗振动性较低，钻杆在下钻的过程中经常出现跑偏的现象，因此，在深孔的钻削过程中，对于支撑和导向的要求通常都很高。再次，由于在切削过程中，排屑的难度很大，对于判断方面的要求也更高，必须得到可靠的保证，在切屑的形状、长度各方面都要加以有效的控制，一旦发生切屑堵塞，不能得到有效的清除，则会对钻孔刀具造成严重的损坏。受到钻杆的限制，能够用于排屑的空间很大程度的受到压缩，加上钻孔内芯片的限制，环境条件变得更加恶劣，难度也随之加大，因此有时不得不采取强制排屑的方式。最后，则是散热的问题。在切削的过程中，由于空间有限，产生的热量不易排出，如不采用有效的散热手段，就会给整个钻孔过程带来很多麻烦。

2 钻孔过程中的冷却润滑工作

对于深孔工艺而言，如何能使钻削过程中冷却润滑系统平稳可靠的发挥作用，是保证工作效率至关重要的环节之一。冷却液、润滑液的合理选择使用对工程的质量、刀具的保护、工作效率都有着重要的意义。冷却液和润滑液在深孔加工工艺中，不仅起到了冷却润滑的作用，在冲刷、减震、消音等方面的作用也同样不容忽视。钻削的过程中产生的抗力和阻力很大，克服这些阻力使得工作能够顺利的完成，就会消耗很多能量，与此同时，切向和径向的力同时作用在导向块上，和孔壁之间产生摩擦，产生摩擦能量。这些能量最终都会转化成切削热，这些热主要还是靠冷却液将其带走。除此之外，冷却液的存在，能够使得导向块和

孔壁之间形成一种系统的液压支撑体系，有效的降低导向块的摩擦，将功率的额外消耗降低很多，在节能减排方面贡献显著。在清屑方面，冷却润滑液主要是通过压力和流量强度的作用，利用冷却液将工作区内的切屑冲刷出来，实现清理排屑，保证钻孔工作顺利进行。由于在工作区域的内部以及钻杆内外都会充满具有压力的油性液体，能够有效的减少摩擦作用和切削运动，一定程度上控制振动，避免噪音的产生。

3 深孔加工过程中清屑的处理

深孔加工的过程中，深孔钻排屑一直是比较棘手的问题之一，它的完成程度，直接影响机械的使用进度和施工进度，特别是内排屑钻，又称为环孔钻，这种工艺排屑的空间受环境影响较大，只有面积有限的环形区域可供使用，所以排屑工作开展难度很大。从切削的角度出发，排屑问题主要和分屑、断屑和清屑三方面有着密不可分的联系。包括形状、宽窄、卷曲程度、长度大小等个方面的切屑性质都直接影响着排屑工作的最终完成质量。由此可见，深孔加工中面临最为严峻的问题就是排屑问题。这部分工作普遍具有排屑通道长，工作长期处于半封闭状态，切削产生的热量大，排散热难度较高等特点。因此要对深孔钻置备充分的冷却和排屑系统。内排屑深孔钻优点很多，最主要的是其具有外冷内排屑及自身导向，能够加工直径在六到八十毫米范围内的深孔。在工作的过程中，工件首先旋转，钻头借助矩形螺纹，与钻杆实现连接，封油头在刀架的带动之下，使得导向装置得以钻入到工件当中。内排屑深孔钻进行时，切屑在钻杆内部实现排除，并不与工件的表面发生正面的接触，这样能够使得已加工的表面质量大大得到提升。因为钻杆外径比外排屑钻大，刚性得到了提高的同时能够加大供给量，钻孔效率能够得到提升。其实质的原理，就是切削液在较大压力的作用下，从孔壁和钻杆的外表面寻觅出空隙，进入到切削区的冷却润滑部分，将前段的切屑孔冲入到钻杆内部，并向后实现排出。这种方式具有排屑难度小，冷却效果好等特点，同时在稳定钻杆能力方面比较强。但由于要在内部设置一套内排屑的供液系统，造价方面相对比较高。

4 深孔加工中的设备运用

深孔加工都是通过深孔专用设备完成的，主要的运动形式是工件的旋转，辅以刀具的轴向直线进给运动，使得加工工艺能够完善。这其中最为主要的环节就是对机床的应用。机床作为整个加工工艺的核心环节，主要由主轴箱、进给箱、刀具的夹紧装置、机床主体、中心架和移动式的辅助支架组成。主轴箱的主要作用在于支撑主轴，使得转速能够在各级之间完成转换，卡盘和拨盘等附属零件通常安装在主轴的靠右端，轴多设置为空心，内部有锥孔，这样可以给装夹细长料棒提供最为有利的设置环境。进给箱的主要通过丝杠，将电机运动所产生的能量传递给刀具，使其能够完成直线运动。加紧装置用来装夹钻杆，螺母紧紧的连接在一起，在丝杠带动下，钻杆延轴线方向完成工作。床身整个机床的基本构成部分，是把各部件有效连接在一起的核心环节，除了能够保证各部件处于各自正确的位置之外，还能将各部分的职能串联协同工作。床身上设有供刀架和支撑架移动的导轨，床身下设置床腿，床腿起到支撑作用，固定在地基上，保证整个系统的稳定。一些规模有限的单位，设备选择方面不能完全采用深孔专用的设备，这

种情况下可以采用卧式的车床取而代之。以卧式车床上加工油缸缸套深孔为例，通常采用一夹一支的装夹方法，一端由四爪单动或其他种类的卡盘夹紧，另一端用中心架实现支承。深孔加工刀具装夹在专用刀架上，专用刀架安装在滑板上。车削进行工作时，车床主轴带动工具进行旋转，滑板带动刀具进给，完成深孔的加工程序。

输油器也是深孔加工重要的组成环节，主要作用在于保证对刀，使得切削液能够顺利进入到智能区域，使得切屑能够在液压的作用下顺利排出，主要设置在工件和钻头相互接触的部分。与此同时，内排屑方法钻孔的冷却液渗漏问题一直得不到有效的解决，应该给予足够的重视，这就要求输油器的封闭达到一定的标准和要求。输油器和导向架之间通过封闭垫紧密的连接在一起，泄漏问题就能得到有效的控制。与此同时，输油器和钻杆的接触面，支承架工件端面之间的密封采用密封圈来实现，目前来看效果显著。

5 结束语

对于深孔加工工艺而言，技术水平、施工方法、设备水平都是提高质量十分重要的组成环节，各环节的处理工作都是紧密联系在一起，而不是单独存在的，只有全方位的进行改良，才能够使机械加工中深孔加工得到长足的进步和发展。

参考文献

[1]王先逵.机械制造工程学[M].北京：清华大学，1989.

[2]王峻.现代深孔加工技术[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005.