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基于机械加工的深孔加工技术

2020-02-16张传勇刘海川

设备管理与维修 2020年8期
关键词:深孔钻杆机械加工

张传勇,刘海川,张 媛

(中国石油集团济柴动力有限公司,山东济南 250300)

0 引言

近年来,我国机械加工制造领域,各种加工技术层出不穷,深孔加工是一种应用较多的加工手段。在当前工业化与机械化快速发展的背景下,人们对深孔加工提出了更高的精度要求,以提高机械加工产品的质量。因此,深孔加工技术的应用中,有关人员需要遵守相应的加工要点,对有关的影响因素等加以科学控制,减小深孔加工误差,保证其加工的机械等能够达到使用的标准。

1 深孔加工介绍

深孔加工主要是针对孔深L 与孔径d 的比值而言的,当L与d 的比值在5 以上时,这种类型的加工就是深孔加工,反之,为浅孔加工。例如,油缸孔、轴向油孔等都属于深孔加工的范畴,由于不同的机械设备对于孔的精度不同,在深孔加工过程中,需要根据加工精度要求,做好相应的质量控制。深孔加工技术应用中,刀杆受到孔径因素等限制,使得在切削过程中极易出现振动等现象,导致深孔表面粗糙度不符合加工要求。此外在深孔加工过程中,其切屑的排除也具有一定困难,在加工过程中必须应用科学的处理手段,避免出现堵塞等现象。

2 机械加工中深孔加工的特征

2.1 深孔加工难度大

深孔加工属于半隐蔽式的加工方式,主要是由于其加工过程多是在全封闭或半封闭的状态下操作。这种相对封闭的加工环境,使得相关人员在加工过程中无法及时掌握成孔过程的具体情况,在这种情况下,深孔加工的操作难度相对较高。操作人员在切削过程中因无法真实掌握内部具体情况,只能通过声音等来进行相关判断,这就使得深孔加工的精度控制、技术操作等都相对较高,对操作人员有着极高的专业性要求。在打孔过程中,摩擦产生热量,钻杆温度在此过程中呈现逐步上升的过程,温度升高极易引发钻杆的变形等,从而影响加工精度,再加上其散热困难,为保障加工质量,必须做好散热处理。

2.2 排屑方式方面

深孔加工技术下,存在的一个突出问题就是其排屑相对困难,这种现象在一些细钻孔中的表现更为明显。由于深孔加工技术的特殊性,在加工过程中,只有当碎屑导出以后,方可进行后续加工作业。因此,排屑困难严重影响深孔加工的整体效率。为保障加工质量,在加工过程中,有关人员必须具备极高的专业素质,能够精准进行孔内碎屑数量与深度等的判定。为保障排屑顺利,在切屑过程中需要加强对碎屑长度、形状等的控制,以方便排屑,避免出现堵塞等问题,一旦发生堵塞现象,会损坏刀具,加工质量大大降低。

2.3 运动方式较为复杂

深孔加工过程中,其运动方式具有一定复杂性,主要表现在多种工件、刀具等可以实现各种组合等,使得其运动方式具有多样性。在实际加工过程中,有关人员要根据深孔加工的需求,来选择合适的运动方式。在深孔加工技术下,工件固定而刀具旋转进给、工件旋转进给而刀具静止等是应用较多的运动方式。

3 机械加工的深孔加工技术措施

3.1 深孔加工的工艺路线选择与设计

深孔加工技术下,为保障良好加工质量,有关加工人员需要在加工前,根据加工需求,科学设计与选择加工工艺路线,为深孔加工创造良好条件。深孔加工一般包含粗加工、半粗加工等阶段,在不同阶段,往往存在着加工技术等的差异性。设计、选择加工工艺路线,还需要充分考虑机械设备的结构等因素,保证加工方法选择的科学性,实现工艺设计的优化与调整,尽量将加工误差等控制在误差允许的范围内。

3.2 深孔加工的刀具及设备

在深孔加工技术下,为保证其加工精度,加工过程中必须根据加工的具体工艺,选择相关设备,保障刀具等配备的科学性。深孔加工工艺的完善,需要始终保持有关工件与刀具等维持直线运动,使得有关刀具可以与工件配合,实现旋转前进的运动过程。深孔加工中,机床、刀具等是主要设备,在加工过程中必须要保障机床、刀具等符合加工需求。机床运行过程中,主轴会带动工件进行高速旋转运动,滑板带动刀具进给,使得深孔加工工作可以顺利进行。导向架、输油器等也是深孔加工中必不可少的设备,在加工过程中承担着重要作用。

此外,刀具是影响深孔加工质量的重要因素,在深孔加工中,刀具类型相对较多。例如,内排屑钻头、外排屑深孔钻、喷吸钻和麻花钻等。在实际加工过程中,有关人员要根据加工实际需求,合理选择刀具。

(1)内排屑钻头。切削过程中所产生的切屑由钻杆中心排出,切削液由工件壁、钻杆外圆流入,钻杆与钻头由螺纹实现了良好的连接处理。

(2)外排屑深孔钻。这种钻头刀面角度为0?,使得加工过程中可以顺利进行相关操作。高压油依次进入钻杆、腰孔和切削区等,使得碎屑最终由工件壁、导槽等排出。外排屑深孔钻刀具的钻尖与轴线存在一定角度,为碎屑排出提供了便利。

(3)喷吸钻。刀具切削主要由切削液的喷射效应形成,该刀具有两根管,大量切削液也可以实现从内外管空隙向钻头前的流入,使得碎屑可以及时排出。该刀具使用起到了良好的润滑、导向与冷却功能,大大提高了钻削效率。

(4)麻花钻。这种刀具一般在粗加工阶段的应用较多。

(5)扁钻。该刀具结构相对简单,一般应用于硬度相对较高的工件加工中,加工工序相对简单。

3.3 深孔加工的定位

深孔加工技术中,只有保障定位的准确性,方能进行后续成孔加工操作,因此,精准定位是基础。要提高机械产品加工的整体质量,必须要在加工开始前,做好相应定位工作,保障定位的准确性,降低定位误差。如果出现定位误差,就会导致后期所有的加工工作受到影响,进而导致最终加工的机械产品存在严重的质量问题。如果在深孔加工过程中,有关人员不重视孔的定位,就会严重影响后续所有的加工操作环节。因此,深孔技术应用中,最为关键的是要保障孔定位的准确性。在定位过程中,锥面定位是一种最为常用的定位方式,在回旋体、管坯镗孔、中小直径孔等加工中,这种定位方式能够取得理想的定位效果。例如,在回旋体定位过程中,一般将安装面作为定位基准。在中等直径孔的加工过程中,其锥面定位效果更为理想。外锥面定位常常被应用于小孔径的枪钻加工等环节。大直径深孔的定位中,外圆法应用更为普遍,这种定位方式下,安装面、正面、定位面等的加工都在外圆内进行,并且为同心圆。

3.4 冷却润滑的选择

由于深孔加工的环境条件基本为封闭状态,这就使得在加工过程中,存在散热慢的问题。一些零件的温度急剧上升,对正常加工产生不利影响。因此,为维持正常的加工工序,在应用深孔加工过程中,必要情况下需采用一定降温处理方式。例如,可以应用冷却液、润滑液等来实现降温处理,保障机械加工的整体质量。深孔加工过程中,温度的急剧上升往往是由摩擦产生,冷却润滑在一定程度上可以减弱摩擦的不利影响。

3.5 深孔加工过程中的切屑处理工作

深孔加工技术条件下,封闭的加工环境使得切屑的排出相对困难,主要是加工过程中受到空间条件的影响。在深孔加工过程中,只有当切屑完全排出以后,方可进行后续加工操作,由于切屑排出的难度系数较大,因此,严重影响机械加工效率。如果切屑没有及时排出,会出现堵塞甚至部件损坏等情况,影响正常加工工序。为此,深孔加工技术要注重对冷却与排屑的处理。例如,可以在钻杆内进行排屑,减小孔壁与刀具之间的摩擦力,加快排屑速度。

4 结束语

深孔加工工艺是机械加工中一种极为常见的加工方式,与其他加工方式相比,这种加工方式相对复杂。由于其本身存在切屑排除困难、升温等问题,严重影响机械加工质量。因此,在应用深孔加工工艺时,必须要做好有关的定位、冷却等处理,保障加工效率,提升机械加工精度。

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