浅谈深孔加工技术

摘 要：现代化的深孔加工技术具体是对高精密孔实施的加工，不需要镗、铰等加工程序，只需一次就能够加工成型。围绕深孔加工技术，分析了深孔加工技术分类、深孔加工工艺概述及深孔加工中小直径加工技术应用。

关键词：深孔加工；技術研究；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.055

0 前言

钻深孔技术得到人们的关注与使用在一百年以前就初见痕迹。但是一直到最近，这项技术才慢慢被应用在加工方面，这项技术能够十分有效的解决高密度的深孔加工。以当前的深钻空技术来说不需要镗、铰等精度比较高的钻孔程序，能够一次性塑型。深孔加工技术指的是对尺寸比较大的深孔和直径比例相对来说比较大的孔加工，但是一般的钻孔技术能够达到的孔深可以达到直径的 5 倍或者更多，但是对深孔加工技术而言这还只是小意思而已，这项技术能够达到的比例是 150：1，与此同时，任何一个钻孔深度达到 5 倍的直径以上都能叫做深孔。

1 深孔加工技术概述

1.1 技术特点及难点

其实此项加工对于普通加工技术而言归属于机械加工的范围，相对来说有比较多的特点与难处。通过详细的比较和分析深孔加工，更够选择更加合适的加工方式。第一是切削的方法不一样，普通的加工技术一般来说是工件固定，同一时间进行进给和旋转运动。深孔加工所使用的切削运动较为多样，主要为几种：工件转、刀具进给；工件固定、刀具来进行旋转和进给；工件和刀具同时旋转、刀具进给；工件旋转和进给、刀具固定。一般的加工方式都是使用第一种。

但是深孔加工的方式实施起来还是有很多难点。比如孔轴线在加工过程中很容易歪斜、细长刀杆的刚度相对来说会比较差一点、出现误差的可能性会比较大等等问题。但是更受重视的问题是，在深孔中加工肉眼无法全程个观察刀具切削，所以对加工情况只可以经过听声，查看切削与机床状态的参数来获取。如果加工的排屑孔道孔小而长，那么余屑的排放就会很艰难，很大程度会造成工件和刀具的磨损 ，而且散热难度较高，刀具由于钻孔摩擦而产生高温会加快损伤。

1.2 现有的加工方法

加工的主要排屑方式分为内、外两种。用外排屑方式切削会将切削液从钻杆中间倒入，然后再从钻头的头部空洞喷到需要切削的区域，最后带着切削余屑从钻杆外的 V 形槽中排掉的方式，这类方式的钻头是枪钻、深孔偏钻与深孔麻花钻几种钻头等；内排屑方式是把切削液倒入钻杆边沿和孔的缝隙中，切削液从外部将余屑压到钻杆中间的孔洞排出，这类方式所使用的钻头一般是 BTA 深孔钻、喷射钻与DF 深孔钻。相对来说外排的方式较于内排效率不高，精度也不能保证很准确，排放的切屑很容易跟加工面摩擦而出现质量降低问题，用内排方式来进行加工就不会出现工件排屑而产生的磨损问题。此外，现在深孔加工也比较注重摩擦产生的温度问题，这些年新研发出一种新的特种加工方式，比如电火花加工方式、激光加工、电解加工和超声加工等几种方式 。而需要的精度角高的孔洞加工，需要更加精密的加工方式，这是在钻孔加工和扩孔后的二次精加工，这个时候排屑已经不是重点了，最主要的是提升加工的精度。

2 加工技术研究

2.1 粗加工技术

这种技术使用的是深孔麻花式的钻头，加上特别加工方式的刃来磨，保证分屑和定心的良好效果。因为钻孔加工孔比较小，要使用转速较高主轴来进行加工，一般的钻孔加工床难以达到要求，而且在加工过程中因为刀具加工孔度小工具直径也会比较小，这样会出现刚度不够的情况出现，会导致加工后孔的直线度产生超差，后续的加工会更难进行。所以，小深孔的加工操作，要用专门的工具与机床来进行加工。

2.2 半精加工技术

这种加工技术钻出来的空洞具有它自己的直径特点，用镗削的方法来进行半精度加工会更加有效，很大程度上增加加工的精度水平，对后续的精加工操作打下坚实基础。因为加工的方法是通过将零件和旋转道具定住再进行中轴进给运动拉镗的方式，这样可以保证小深孔的轴线的直线度，以进给运动和旋转刀具为基础来完成切削运动。所以，孔的中线表示的是刀具的转轴不间断移动的运行路线。刀具中心随镗削深度的越来越深、不同的镗杆刚度而有所不同，由于旋转中镗杆产生的离心力和加工过程力出现的不平衡使得回转过程中的刀具中心发生偏移。通过该方式半精加工的小直径深孔，轴线具有的直线度会受到加工零件具体结构的限制。因此，在零件半精加工过程的支承两端拉镗孔方法，镗杆运动的轴线轨迹对回转刀具中心产生的偏斜进行了很好的控制，确保了零件半精加工的精度。针对这个问题，要充分考虑加工使用的刀具和镗杆。由于零件具有不均匀的加工余量以及镗杆自身刚性对半精加工精度造成的影响，因此，应当讨论切削用量问题。经过切削力的计算公式得知，当选择适合的给尽量之后，背吃刀量变大时，主切削力也会变大，容易造成镗杆弯曲现象。

2.3 精加工技术

原始的加工技术才用手工方式来进行研磨，效率低不说工作强度又大，而且对于技术工来说经验技巧方面的要求会更高，这种方式能转为珩磨方式，使用珩磨工具来对零件的表面来进行更高精度的加工。这种加工方式使用的是较为柔性的珩磨钻头。在这种钻头上有四道槽，这是放油石的地方。使用浮动的方法来将镗床主轴和珩磨头连起来，这是万向联轴的设备，用这样的方式来进行连接，不可以达到修正加工镗孔产生的误差形位，只可以降低零件的内孔表面原本的粗糙值，这样的方式可以很好的减低零件加工表面的粗糙值，最后达到设计方案上要求的指数。第一步是先把作动器的内孔灌进一些煤油，再用20 r/min 的转速主轴，利用大进给的方式，来开始粗珩磨加工。因为镗削进行中出现的波峰点，在珩磨头采取重复的运动和于压力之下产生径向的运动，两类运动结合在一起使得内孔的表面微小磨粒进行切削，内孔表面会产生不同网纹运动痕迹，消去原先加工表面不可忽视的波峰点问题。在加工进行中要换油石，清理由于加工而产生的脏东西，把新油石用圆滑方式来处理一些，而后将珩磨装载于零件内孔，灌注混合油，将旋转速度提高，用合适的形式减低进给量，珩磨进行过半精加工程序的零件的内孔，最后使之对应设计方案所上需要的精度。此外，需要注意防止珩磨中产生的热量使内孔温度过高，从而产生形状偏差。需要选择孔深加工超过 150 mm，用于加工深孔的装备，同时加工孔具有的圆柱深度需要在 0.001 / 100 mm 以下，间隙配合低于 0.003 mm。组织作动器的柱塞孔实行加工时，利用珩磨精密设备，在内孔实行精加工，提升深孔的精密的位置与圆柱度。

3 深孔加工技术的发展趋势

由最先出现的钻削枪管所采用的枪钻，和后面的BTA 钻、喷吸钻与DF 钻等一些钻头，深孔加工技术持续优化中，比如最新的刀具制作原料、构成和导向块的装置，排屑装置等等，于更新优化设备的发展中持续加重环保方面的设计，慢慢往提升效率、深化精度、保证可靠的方面开展 。因此深孔加工技术的发展应当将材料作为发展的重点项目之一，针对不同的加工需求选择合适的材料制作刀头，在机械工程上刀头形状的设计及机械行进路线的设计也应当尽可能的精细高效，从而提升机械深孔加工的精度和加工的效率。

与此同时，这种加工工艺还慢慢引进学科交叉的想法。比如特种加工方式，这已经完全改变深孔加工原理，使用电能来将材料变成气体者液体使之去除。这种数字操控的方式不断发展也让批量较小并且品种较多的深孔加工能够实现，而且与信息技术发展结合在一起，慢慢让基层员工的加工操作更为简单。在机械设计和电子数字化软件的编写上可以采用模块化的设计方式，同时将整个软件进行算法层面的优化和设计，整个算法框架可以根据不同的加工需要灵活的采用不同的加工模块，在减少操作员负担的同时提升加工的精度和效率，保证加工工作可以更好的进行。

为使加工过程更加环保，减少资源的浪费与污染的排出，最新技术的环保加工工艺有3类：使用环保切削液、干式切削方式和准干式切削方式。因为干式切削工艺所需技术要求比较高，所以还很难进行推广使用；准干式切削采用少量的切削液，能够比较大程度的减低污染，对于技术难度来说也是比干式切削来说更小，所以得到广泛关注；使用有生态性能的冷却润滑剂，同样能够进行环保切削，同时对人体来说没有不良的影响。

4 结语

由于深孔加工的困难性和应用上的普遍性，才迫切需要对其理论和技术进行更加深入的研究。随着科技的进步，深孔加工技术将会朝着高精度、高效率、环境友好方向不断发展，并且在更广泛的工业领域上发挥作用。

参考文献：

[1]都启军.浅谈深孔加工技术[J].装备制造技术，2016（08）.

[2]李通.深孔加工技术研究进展[J].硬质合金，2016（04）.

作者简介：王益辉（1977-），男，江苏镇江人，本科，讲师，主要从事机械制造技术研究。endprint