深孔加工技术探讨

王龙　王欢

摘 要：介绍了深孔概念、深孔加工特点，阐述了深孔加工的难点和解决方法。

关键词：深孔加工；难点；解决办法

机械制造是制造业的基础，在整个的机械加工中，孔的加工占了很大比例。其中深孔加工占了孔加工中大约百分之三十；所以对深孔加工的研究显得非常重要。深孔加工不但要求机械本体（Z轴拖动部分和主轴箱部分）拥有一定的刚性保证在加工过程中不产生震刀现象，而且对冷却系统的冲屑能力也有一定的要求，下面介绍下深孔加工的各项特点和对应问题的解决方法。

一、何为深孔

在机械制造中，孔深与孔径之比大于5，即可称之为深孔；深孔加工有很多技术难点，比如：孔的精度不易保证、刀屑不易排除容易划伤已加工表面、切削热不易排除，刀具磨损快等等。因此，孔径深度与孔径比值越大，加工就越困难。

二、深孔加工特点

（一）由于深孔加工的实际工况，所用刀杆和刀具大部分都是细长结构，强度和刚性较差，所以切削时容易震刀，故精度不易保证。

（二）由于刀具和机床主轴箱结构的原因，所以孔轴线的直线度容易偏斜。

（三）深孔加工时，加工位置比较深，铁屑不容易排除，尤其是小孔时会更加困难，铁屑不但会划伤已加工的表面，严重时会造成崩刃、断刀等现象。

（四）深孔加工过程中会产生大量的热量，若不能及时进行散热，就会造成刀具磨损加剧，降低刀具的耐用度，提高客户的加工成本。

（五）深孔加工完成后，由于空间相对封闭或半封闭，测量比较困难。

三、深孔加工需要解决的几个问题

（一）冷却方式的选择。

深孔加工时，机床的整个加工工艺系统会产生大量热，尤其是刀具，严重影响刀具的使用寿命，降低经济效益，故需要进行冷却。由于深孔加工，加工区是一个非常密闭的空间，热量不易排出，目前在深孔加工中有两种方式进行刀具冷却。

1.钻头加工一段深度或一段时间后，退出工件一定距离进行冷却，然后重复进刀、退刀，直至加工完成，这种加工方式效率相对较低，而且对于如果孔内表面有较高要求的话，也不易保证。但是从机床成本方面考虑比较经济，适合前期投入小的中小制造商。这种方法适合小批量生产的工况。

2.使用刀具中心孔出水的形式，保证冷却液充分进入加工区域，进行刀具冷却，这样可以保证刀具的耐用度和工件的加工质量，这种加工方式可以提高经济效益，而且机床的造价会略微高出一些，一般需要内冷20bar，对于更深的孔可能提高到70bar压力，机床需要加装顶盖以免迸溅伤人。对于安全性和环保要求较高的厂商会加装安全门锁和集成有雾收集系统，这样虽然会增加一部分成本，但是管理和维修方面的成本也是相对低廉的。适合比较大型成规模的制造商。这种方法适合大批量生产。

（二）排屑的方式方法。

深孔加工是否顺利很大程度上是由铁屑排出是否顺利决定的，铁屑在排出时不但会划伤已加工表面，严重时会使刀具崩刃或断刀。需要使用专门的深孔钻头，提高排屑能力。也可以修改工艺参数和加工方式来提升孔的表面质量，节约刀具的使用成本，降低客户的直接材料成本。

刀具合理和工艺参数理基础上，还要使用主轴刀具中心孔出水的方式进行冲屑，保证铁屑能及时排屑保证加工的进一步进行。

四、深孔加工方式方法的探讨

对于工艺选择的方式，主要是依据图纸上对孔要求的精度，再根据客户实际的工况和已有的现场工艺人员，制定成本低，效率高，一致性好，加工成品率高的加工方法。因为各个机床厂商提供的机床，在性能方面会有些许不同，所以适合自身机床的参数和加工方法才是最为重要的。比如，国外机床自然不必多说，机械本体材料优质，加工和装配精度高，所以刚性和稳定性也会比较高，可以追求比较优质的工艺参数。相反的，国内机床从机床本体材质到装配的方式方法都没有达到国际水平，自然一致性差，影响客户的成品率。这就像人的身体条件差，就得依靠后天的努力不断的修炼方能达到要求。

（一）在单件、小批量生产、精度要求不高工况下，通常使用普通钻攻中心或者常用的机床摇臂钻床达到使用要求，使用接长麻花钻头进行加工，这种加工方式需要反复进给退出来排屑和冷却，效率不高，而且工人劳动强度大，但是因为机床相对简单容易达到比较高的稳定性。

（二）在大批量生产工况下，就需要深孔钻头在深孔钻床上进行加工。这种大批量高强度的生产自然需要依靠数控机床CNC进行。这样既能充分保证加工效率又能保证加工质量和一致性问题。

（三）对于一些深孔精度要求较高时，如果孔位较小可以先进行钻攻留有部分余量再进行铰孔；如果一些孔较大精度要求也相对较高的孔，可以先进行预钻，扩孔，再粗镗最后再精镗等后续的加工。

其实讲到这里，钻孔的方式方法已经讲的差不多了。但是对于数控机床还需要提及的就是环境温度和机床的本体温度对产品一致性的问题了，即温度补偿控制。随着大批量的生产，虽然数控系统对机床会有半闭环控制，既然是半闭环就是控制不完全。而且世间万物都有热胀冷缩的固有属性，机床自然也不例外。所以合理的温度控制和温度补偿也是衡量机床好坏，能否胜任大批量生产的重要指标。

五、结束语

深孔加工在整个机械加工中，是一个难点也是重点。加工产品的质量好坏直接影响产品的可靠性。在加工过程中尤其要解决冷却、排屑和工艺方式方法等问题就够了，但是对于机床制造厂商需要研究的不仅仅是客户的问题还要分离出机床本身的不足，再进行提高和完善。传统的加工方法成本较高，效率低、精度不易保证，但是随着国内机床产业的不断崛起，CNC的普及传统的加工方式早已经写在了历史的教科书里。追求卓越才是机床人的行业态度，当然光有态度是不够的，还要有扎实的功底和大量的研究实验不断总结才会提高的更快。

参考文献：

[1]杨叔子主编. 机械加工工艺师手册[M].机械工业出版社，2003，01.