机械加工中的深孔加工技术研究

2021-04-03张思婉

中国设备工程 2021年14期

张思婉

（郑州铁路职业技术学院，河南郑州 451460）

深孔加工是机械加工的重要部分，深孔加工技术难度大、质量要求高，现代生产技术的发展影响重大。深孔加工和刀具材料有紧密的联系，应该根据实际工作的需要，为设备的选择和工艺的设计路线方面做好准备。

1 深孔加工技术的特点

深孔加工技术是工业生产的重要技术。20世纪80年代后期经济快速发展，各行业对深孔加工技术提出了广泛需求。深孔加工工作量大，成为机械加工的重要工序。随着科技的进步，新型高硬度的难加工零件不断出现，对深孔加工效率成本提出了更高的要求。研究深孔加工新工艺材料等成为人们关注的问题。

1.1 技术难度大

深孔加工在半封闭状态下进行加工，不能直接观察走刀状况，增加了施工难度，切屑在深孔中产生，容易造成机械堵塞。钻头细长容易发生震动，出现加工垂直度、粗糙度的偏差。封闭的环境导致散热不便，钻头温度上升，容易磨损。

1.2 工艺复杂

如果出现质量问题，加工出来的产品不能使用。深孔加工时，要考虑刀具的适应性、材料的性质。刀具的运行会产生金属碎屑，如不能及时排出，会影响深孔加工的质量。所以其工艺较为复杂。

1.3 质量要求高

当深度和孔径的比例大于5时，即为深孔加工。深孔加工质量控制不到位，会影响机械加工效果。在机械加工中，应该严格控制各个环节的质量，以确保机械加工的效果。

2 深孔加工技术措施

影响深孔加工切削参数的因素有四点：（1）不同的工件材料切削难易度不同，要合理选择进给量。（2）钻头直径越大，进给量也越大。切削速度于直径无关。（3）进给量和切屑产生有密切关系。（4）刀具材料主要为带有涂层的硬质合金，要选取相应的进给量保证加工质量。要达成高效加工的目标，关键是合理调整基本切削参数。要综合考虑工件材料选择切削参数。要充分考虑工艺的特殊性，来选择各种工艺，深孔工艺中，应重视工艺路线，保证加工的质量水平。

2.1 设备的选择与准备

深孔加工要求保证质量，其前提是做好加工前的准备，创建良好条件。要使用专业的机械设备，机床和辅助设备作用巨大。为促进机械加工创立良好的条件，提高整体机械加工的质量。要选择合适刀具，在加工前要先调试刀具。

2.2 工艺路线的选择与设计

工艺路线是机械加工中的指导思路，需考虑深孔加工的方法，根据零件特点选择相关的工艺手法。深孔加工分为光整加工、半精加工、半粗加工等不同阶段。应选择合适的技术方法，如果对质量要求不高则不必分段。其工艺路线应根据结构具体特征、设备进行设置。深孔加工刀具技术发展快速，深孔加工技术应集中地安排工序，防止多次装夹造成的误差。要合理控制加工的余量。深孔零件的加工余量应适当增加余量。不同的刀具的角度余量不同，如偏角大的余量大于偏角小的，要根据质量要求设计余量。需要综合考虑机械设备的结构特征，使用合适的加工方法，以推进深孔加工的进行。

2.3 定位与切削

深孔加工需要准确的定位。常见的定位方法是内锥面的定位，注意直线度和余量，以保障定位的准确性。工件不动，刀具旋转。工件旋转，刀具持续进给运动完成切削。工件旋转，刀具反方向运动，工件转动，完成切削。

2.4 碎屑的处理工作

切屑不易排出，但是，如果不及时排出，会导致加工受阻。必须考虑冷却与排屑的处理。切屑在钻杆内进行排屑，不会在孔壁与道具间发生摩擦，有助于保持钻杆的稳定，还可以起到冷却和润滑的作用，保证深孔加工的效果。深孔加工过程中，成孔的空间很封闭，难以排出形成的切屑，沉积的切屑严重影响加工和加工的质量。排屑难度大。排屑的问题集中在切屑的处理上。不同的材料形成不一样的切屑。宽窄、形状和弯曲度会影响排屑效果。排屑是加工过程中的一个重要的工艺指标。排屑通道太长，切屑热量大，难以散热。应考虑冷却系统。

2.5 选择冷却与润滑

深孔加工环境封闭，深孔加工时，孔内的加工封闭，这会导致温度的上升，不利于加工。需要降温处理。比如，使用润滑液，减少加工时出现摩擦阻力。此外，切削时要保证润滑的效果。所以，要用润滑液达到冷却与润滑的作用，保障加工质量，延长刀具寿命。冷却液与润滑液还可以消音及减震。

3 深孔加工技术的发展

目前，深孔加工技术处于发展阶段，20世纪下半叶，有人认为BTA钻使深孔加工达到技术顶峰；20世纪末，计算机技术进入发展高潮，发达工业国将制造业列为夕阳工业；20世纪80年代末，美国制造业面临巨大危机。为促进国民经济增长提出现金制造技术的概念。深孔加工技术自80年代末在西方工业国处于停滞状况。

50年代，枪钻广泛应用于民用装备制造，实现枪钻机床专业化制造，80年代前推出数控枪钻机床，40年代推出的三种BTA刀具全用于初加工，未开发用于深孔加工刀具品种。80年代后国际深孔刀具为欧洲少数公司垄断。深孔刀具在机床工具类产品中为最昂贵的品种。由于成本过高无法承受，使新型深孔加工技术开发成为制造业发展必须克服的薄弱环节。国内外很多研究人员对深孔加工理论等方面进行大量的研究，在排屑等方面提出很多解决办法。目前世界上利用排屑深孔钻削技术，可钻削孔径为φ1.8mm，多采用单管内排屑喷吸式深孔数控技术的发展，开展集成化深孔加工技术研究具有重要意义。

80年代后，国内机床工业水平迅速发展，深孔机床发展滞后，在精度品种等方面与欧美有很大差距。数控深孔钻孔在80年代末出现，改革开放初期，包括液压件、工程机械等深孔加工技术为关键制造技术的各行业，预感到我国深孔加工技术落后导致必然后果。80年代，不少高校兴起深孔加工技术研究热潮，为中国深孔加工技术现代化发展奠定基础。目前，深孔加工系统包括枪钻系统、DF系统、喷吸钻系统等。喷吸钻系统属于排屑深孔加工系统，系统经过狭小通道后，形成低压区域。切削液从连接器上方的输油口输入，60%的切削液从小孔流向切削区域。剩余切削液可进入钻杆内部，形成带有压力的区域，推出和吸入作用使得切屑高效排出。

内排屑深孔加工技术诞生在枪钻系统后，针对枪钻系统维修麻烦等问题，通过改进加工，2BTA系统诞生。切削液由钻杆外部和孔内部流向切削部分，切削液过滤后可以循环使用。30年代，枪钻系统被广泛应用在枪械管制造中，有自动导向功能，采取单切削切系统称为枪钻系统。此系统输油器与2BTA系统大致相同。切削液分两部分输入，70%进入授油器，经过孔壁、钻体流到切削刃。剩余30%进入抽屑装置内部，在钻杆末端形成负压抽吸效果。