基于机械加工的深孔加工技术研究

晏山洪　左立良

摘  要：随着现代机械的不断深入发展，工艺工程不断完善，对加工精度的要求也越来越高。深孔加工是机械加工中的一个常见而困难的部分。因此，需要科学设计深孔加工工艺，解决深孔加工的难题，从而提高深孔加工的精度和质量。深孔加工技术的特点是难度高、工艺复杂、质量要求高。在深孔加工过程中，根据实际工作需要准备设备选型和工艺路线设计，加强对加工各个环节的质量控制，以保证深孔加工的效果，提高加工质量。

关键词：机械加工;深孔加工技术;研究分析

前言：目前，深孔加工技术在机械加工中应用广泛，在机械加工中占有重要地位，这与主要深孔加工技术的性质和功能密切相关。在工业生产制造过程中，深孔加工技术是一项非常重要的技术，它主要来源于机械的生产制造过程。深孔加工技术最初仅用于军事领域，加工难度大，成本高。尤其是随着人们对机械精度的要求越来越高，加工技术就变得越精确。因此，深孔加工技术展的发展对整个机械行业的發展起着非常重要的作用。应根据深孔的特点，不断分析和优化深孔加工工艺。最后，为了提高加工效率，机械工程必须注意使用深孔加工技术。结合深孔加工技术要点和深孔加工特性，对深孔加工进行了研究。

一、深孔加工技术概述及其特征

（一）概述

（1）目前，大多数深孔加工技术仍然采用传统的钻孔技术，这些技术要求更大的机床主轴面积，主轴的同心度应尽可能小。对新钻头的研究目前仍然是一个热点。（2）电火花加工。关键是利用小孔高速加工机快速旋转，通过小孔电极管进行加工。该方法处理效率高，适用范围广。通过利用电火烧花的高速加工技术，首先，必须持续利用工作流体的流动，消除间隙中的腐蚀产物。第二，确保高电流密度。（3）炮孔加工技术。炮孔加工技术起源于炮管加工的应用，广泛应用于深孔加工中。加工过程中，立柱由导杆支撑，切削液通过进油口输送至钻头，便于切削区域。（4）二次深孔加工的润滑和冷却。钻孔后，由于需要应用精加工深孔外科技术进行二次加工，甚至多次加工。通常，飞机刹车和其他部件需要加工两次。

（二）特征

1）处理困难。一般情况下，深孔加工是在半封闭和全封闭条件下进行的。由于孔的半径和深度差异较大，深孔加工形成的金属切屑不易排出，往往影响加工。用于深加工的钻头长度较长，这决定了其刚性低，在孔内容易晃动，孔面精度难以保证。此外，深孔加工对散热也有一定的影响，钻孔往往会磨损钻头并增加温度。工件的径向跳动和端面跳动可用千分表控制在0.02mm以内。另外，为了避免加工过程中刀具切削力过大，导致切削稳定性降低，需要在加工后完成10个工件，通过千分表测量控制工件位移的大小，提高工件的加工精度。此外，在加工过程中，还需要精确控制切削速度和进给量，以避免工件端槽和外圆的振动。内孔进、出料加工时，由于镗槽与内孔直径的距离较小，为了避免加工误差，应使用千分表精确测量刀具的垂直位置。同时，还必须减少切屑去除因素对零件的影响。工作阶段的切屑清除干净，加工余量控制在0.06～0.1mm之间。对于深孔加工，切削形状、尖端的使用和内孔的表面粗糙度都会影响工件的加工质量。如果不能进行全面的检测和控制，将会增加加工误差，降低工件的加工质量。2）加工深孔时，不可避免地会产生大量的金属屑，必须快速有效地清除这些碎屑，否则会发生堵塞。最有用的加工方法有两种：一种用于机械加工，将金属应用到钻杆外壁;另一种是将冷却液引入零件的井筒和钻杆外壁，利用冷却液将切屑从切削区排出。3）复杂多样的运动方式。深孔加工必须是钻头与工件之间的相对运动。因此，在深孔加工的工作模式中，切削运动为：（1）工件静止，钻头旋转并沿工件方向移动;（2）工件旋转进行旋转运动，当刀具不移动时，钻头移动进行直线进给;（3）待加工工件对刀具进行旋转运动和进给运动。这三种方法均可用于深孔零件的加工，但应根据不同工件的要求采用不同的加工方法，然后选择不同的切削方法。

二、深孔加工技术的发展

深孔加工技术目前处于发展阶段。BTA钻头出现在20世纪下半叶，将深孔加工带到了技术高峰; 20世纪末，计算机技术达到高潮，发达国家将制造业视为注定失败的产业，为了促进国民经济的增长，自 80 年代以来，深孔加工技术在西方工业化国家停滞不前。20世纪50年代，枪钻被广泛应用于民用设备的制造中，以实现特殊枪钻的制造、工具工业和数控深孔钻床的引进。20世纪80年代之前，在40年代推出了三种BTA工具，它们都用于初级加工。深孔机床由于成本太高，难以承受，新的深孔加工技术的开发已成为制造业发展的薄弱环节。国内外许多研究者在深孔加工理论等诸多方面进行了大量的研究并提出了解决方案。目前，世界上的排屑深孔钻削技术大多采用φ1.8mm的单管排屑雾化深孔数控技术，随着深孔加工技术的发展，对深孔加工技术的综合研究具有重要意义。20世纪80年代以来，国内机床行业发展迅速，深孔机床发展迅速。在精密品种方面与欧洲和美国有很大差距。数控深孔加工出现于20世纪80年代末，包括液压零件和工程机械等深孔加工技术。作为行业的关键制造技术，深孔加工技术的落后将导致不可避免的后果。20世纪80年代，技术研究的热潮为中国深孔加工技术的现代化奠定了基础。目前，深孔加工系统主要包括炮孔加工系统、DF加工系统、井喷处理系统等。切削液从接头上方的进油口输入，60%的切削液从孔流向切削区域，剩余的切削液可进入钻杆，形成一个压力区，排出有效去除切屑。内排屑深孔加工技术诞生于枪钻系统之后。针对炮钻系统维修故障等问题，通过改进工艺，诞生了bta系统。切削液从钻杆外侧和孔内流向切削部。切削液经过滤后可循环使用。20世纪30年代，枪钻系统广泛应用于枪管制造，它具有自动引导功能，可以通过使用一个单独的切割系统来实现，称为枪钻系统。本系统供油方式与bta系统基本相同，切削液分两部分输入。70%的油通过孔壁，钻体流向切削刃;剩余的30%进入切屑提取装置，并在钻杆末端形成负压吸入效应。

三、机械加工的深孔加工技术研究

（一）排屑处理

随着排屑量的积累，加工质量将大大降低，尤其是内部排屑钻孔。由于空间和环境条件的限制，残留染料去除杂质，施工难度大。在切屑加工过程中，深孔切屑去除的主要问题是切屑分离、断屑和切屑去除。由于不同的材料特性，相应的芯片将显示不同的特性。芯片的宽度、形状、曲率和尺寸影响很大。因此，在加工深孔时，要特别注意排屑。考虑到加工空间封闭，难以有效散热，施工难度大。因此，应充分考虑排屑系统和孔冷却。例如，排屑和深孔钻技术在加工深孔时具有相当大的优势。它的特点是外部冷却和内部排屑，可以加工直径约 80 毫米深的孔。钻孔时，必须先旋转工件，将钻头与螺纹连接，用刀架将油头打入孔内，并在工件中内置导向装置。如果钻头有排屑的深孔，排屑不会产生任何摩擦，保证了工件的质量和加工精度。这种方法成孔效率高，排屑效果好，但成本较高。

（二）工艺路线的设计与选择

在加工过程中，要充分考虑深孔加工工艺和刀具的适应性，根据被加工零件的特性选择合适的加工方法，充分考虑零件材料的性能，并根据加工工艺进行详细设计。机械加工一般分为精加工、半精加工和粗加工。在工艺设计过程中，应选择合适的技术手段，有效提高加工质量和效率。此外，深孔加工工艺及其设计也应根据具体的结构特点、具体的加工工艺和设备因素进行调整。由于深孔加工技术的飞速发展，深孔加工技术逐渐进入精密封闭加工时代，优化深孔工艺，有效避免多重应力造成的误差。最后，增加加工余量，适当检查加工余量和深孔零件的余量。因此，在制造过程中，数量应根据相应的质量要求而定。

（三）选择合适的刀具

目前，在深孔喂料过程中将采用先进的科学设备进行生产操作，主要是提高生产效率和加工质量。此外，公司还明确要求，如果在加工过程中需要保证刀具的正常运行，相关人员在购买刀具时必须做好刀具的质量测量工作。只有确保选用的刀具和设备具有较强的专业性，才能有效地提高深孔加工技术。其次，还应允许其他设备配合工具操作。在加工设备的选择上，将主要选择内部切屑钻头、切屑钻头、吸屑钻头、扭转钻头和扁平钻头。根据实际加工情况制定了机械设备选型方案，开始机械设备选型。在采购过程中，必须对机械设备进行详细的质量检查，并在确保质量正确后介绍加工现场。使用机械设备时，应定期对设备进行检查，消除机械设备的故障，提高设备质量。

（四）冷却和润滑

在深孔加工过程中，由于孔内加工环境的密封，孔内温度迅速上升。因此，必须对孔洞采取适当的冷却措施，以保证切削时的润滑效果。冷却剂和润滑剂充分搅拌可以保证冷却效果，大大延长刀具寿命。同时，通过冷却液的有效应用，达到减振、降噪的目的。由于钻孔直径相对较小，深度相对较大，因此在钻孔中进行钻孔。在这个过程中，处理后的电阻将逐渐增加，当然，需要更多的热量来克服它们。此外，径向导向块和切削导向块一起在刀具和孔壁之间产生摩擦，必须通过冷却措施获得。冷却液可以在导向块与孔壁之间形成液压支撑系统，从而减少导向块之间的摩擦，降低能耗，达到节能的目的。

（五）定位的选择

与其他孔成形工艺一样，深孔加工也要求定位精度。在实际加工过程中，常见的定位方式是圆锥定位。这种定位方法主要用于管道钻孔、旋转孔和中小直径孔。同时，内锥也可用于定位，主要用于中径;外锥定位主要用于小直径挤压孔或加工枪钻。使用锥形定位法时，为了证明平直度和余量，在钻孔前端面必须是外锥面。定位大直径深孔时，应使用外圆，安装面和定位面应进行处理，同时定位这些非旋转机构时，应将安装面用作定位参考。

（六）加强设备管理

深孔加工通常采用专业设备完成工件的加工，主要根据动态输送方式进行选择。通常工件旋转，辅助刀具轴向推进，使加工过程顺利完成。机床的选择是最重要的设备之一。机床是整个加工过程的基础，主要由主轴箱组成。本实用新型由进料箱、刀具夹紧装置、机床、床身、中心架和活动辅助装置组成。主轴箱是控制主轴的支撑主轴，为了能够在不同高度上旋转和移动，通常在主轴上安装卡盘和刻度盘等辅助部件。进给箱通过蜗杆将电机产生的动能传递给刀具，夹具主要夹紧与螺母连接的镗杆。镗杆由丝杠驱动，可完成轴向加工和进给。床身是一种基本结构，它不仅可以确保每个零件都处于准确的位置，还可以协调每个零件的工作条件。床身配有刀架、控制台、导轨等，床身下部配有控制台，确保整个加工系统在坚实的基础上稳定运行。当深孔加工设备不能充分利用时，可用卧式车床代替孔加工设备。深孔刀具装夹应配备专用刀夹，专用刀架安装在进给滑块上。在车削过程中，车削主轴带动刀具旋转，滑板带动刀具旋转前进。输油装置也是深孔加工的重要辅助装置。主要工作能量是保证切削液进入预定区域，使切屑能液压驱动切屑加工，完成工件与基体的接触定位。使用排屑方法，冷却液很容易在钻孔中泄漏，并且必須调整加工以保证条件。进料器与导向架的连接应使用垫圈完成，防止漏油。同时，输油机与钻杆的接触面与支撑架端面之间应加密封圈，以提高泄漏效果。

四、结束语

深孔加工是机械加工中难度较大的工序，工艺复杂，排屑困难。因此，在进行深孔加工时，必须充分考虑工件的加工要求，并根据工件材料的特性选择合适的机床、刀具、切削液和加工路线，因此，需要创新和研究更合适的加工方法，以促进深孔加工技术的发展。

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