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

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。