机械加工中深孔加工技术探析

机械加工中深孔加工技术探析

黄公波

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东青岛  266000

摘要：深孔加工属于机械加工的重要工序，也是难度较大的一道工序。由于深孔加工工艺具有一定的特殊性，无法直接观察成孔内部情况，只有选择合适的工艺路线以及刀具，并在操作前做好设备调试、保养工作，才能够有效保证深孔加工的效果。基于此，本文阐述了深孔加工的特点，并对机械加工中深孔加工技术展开探究。

关键字：机械加工；深孔加工；技术

在现代机械加工中，深孔加工是非常重要的一项分支，伴随着深孔加工技术的不断发展，有效促进机械加工效率的提升。深孔加工一般在密闭条件下进行，不能观察到刀具的切削情况，排屑难度较大，并且刀具刚度低，切削期间容易引发波纹、振动等，对深孔直线度影响较大，并且刀具耐用性较低。机械加工技术的快速发展，出现了各种复杂的加工零件，这就对深孔加工的质量、效率等提出较高的要求。深孔加工技术较为特殊，只有在充分了解深孔加工特性基础上，才能够有针对性地设计相应的深孔加工工艺。

1 机械加工中深孔加工特性

在机械加工中，深孔加工是对孔深、直径之比较大的孔进行加工，如表1所示，依据孔深、孔径比（L/D）大小，将深孔分为不同类型。由于孔深较大、直径较小，导致加工难度大大提升。深孔加工大多是在封闭状况下进行的，很难直接看到刀具切削过程，并且因为孔径较小、深度较深，很难排出金属屑，可能造成堵塞。在深孔加工期间，工件、刀具的运行方式以及进给方式有多种，例如固定工件、刀具以旋转方式进给；工件转动、刀具进给等[1]。深孔加工期间，排屑的方式主要分为内排、外排两种，内排将冷却液放置空心钻杆，然后从切削区域带出切屑，之后从零件加工孔中排出；外排是将冷却液通过零件孔进入，然后从切削区域带出切屑，之后从空心钻杆空中排出。一般会选择内排的方式，该方式对孔壁不会产生二次摩擦，并且钻杆具有较高的刚性。

表1 深孔类型

2 机械加工中深孔加工技术应用

2.1 设备准备和调试

在机械加工生产过程中，深孔加工技术应用之前应准备好所需的专业设备，如切削工具、固定机床设备、钻孔设备等，在加工之前，做好设备的准备、调试工作，确保深孔加工的顺利进行。在具体加工中，设备、车床功能不同，其相应的表现也较为不同，所以，应结合不同设备采用不同的调试方法以及精度把控标准。

2.2 工艺路线设计

深孔加工技术的应用需要先结合实际设计合理的工艺路线，依据加工零件的特点，选择相应的工艺方法，并结合零件材质进行精细化工艺路线设计。同时，对于深加工过程，划分为多个段落，如粗加工、半精加工、精加工、光整加工，以有效提升加工质量。在工艺路线设计中，严格按照结构特点、设备、加工方法合理设计。伴随着深孔加工刀具的不断发展，深孔加工已经进入精密加工时代，通过集中安排工序，能够实现加工过程的优化，有效防止误差的出现。此外，把控好加工余量，在深孔加工中，其零件的加工余量不同于普通的孔，余量增加，不同的刀具及角度余量也存在较大的不同，应依据质量要求、工艺要求合理设计余量。

2.3 加工刀具选择

深孔加工刀具的选择应结合不同深孔要求，常见的深孔加工刀具类型较多，如扁钻、麻花钻、喷吸钻、枪钻等。扁钻可以从结构上分为整体、装配两种，整体扁钻具有结构简单、易操作等特点，适用于高硬度的铸件；装配式扁钻具的刀片为合金，刀杆具有较大的刚性，其刀片能够依据实际需求打磨成不同形状，且容易将切削液导入其中，一般适用于自动化加工。麻花钻一般是在粗加工中应用，其应用十分广泛。喷吸钻的应用，主要是借助切削液引起的喷射效应，将切屑排出去，该钻内外部各有一根管，其中大部分切削液是从内外管空隙、钻头前部流进切削区域中，具有润滑、冷却的作用，在这期间还可以将切屑带出去。对于另外一部分切削液，从内管后喷射产生喷射流，形成低压区，在与前端配合下，形成一定的压差，从而达到喷吸效果，有效提升了钻削的速度[2]。

2.4 冷却、润滑

由于深孔加工处于较为封闭的环境，所以，孔内温度上升较快，此时就需要及时采取相应的冷却措施，进而在切削时提升润滑效果。在冷却、润滑环节，使用常用的冷却剂、润滑剂即可。冷却剂的应用不仅能够达到较好的冷却效果，还能减震、降噪。因为钻削加工的孔径比较小，深度较深，所以，在加工期间会遇到较大的阻抗力，导致能量消耗比较大，并且，径向、切向的力会全部集中在导向块上，在刀具和孔壁的摩擦下，导致孔内温度上升，只有采取冷却措施才能降低热量。冷却液的使用，在导向块、孔壁间，可以形成液压支撑系统，以降低摩擦，减小其对功率的消耗，起到一定的节能作用[3]。同时，冷却液和润滑液的应用对切屑的清理比较有帮助，在冷却液的应用下，可以将加工区域的切屑带到加工区外，高效完成切屑清理，进而促进深孔加工的顺利完成。

2.5 切屑排除处理

由于深孔加工的环境影响，导致切屑排出难度增加，伴随着切屑的堆积，大大影响深孔加工的质量。在内排屑钻期间，由于空气、环境的影响，导致排屑空间十分受限制，排屑工作难以进行。深孔加工期间的排屑问题主要在切屑的处理上，如分屑、断屑、排屑。同时，材料不同，切屑特征也呈现较大的不同，并且，切屑的形状、大小、宽窄等都会对排屑效果产生一定的影响。由此可见，排屑在深孔加工中是非常重要的一个环节，不过，因为深孔加工的孔深较大，排屑通道也就比较长，再加上加工环境为半封闭、封闭状态，切削热量比较大，且不易散热[4]。所以，应充分考虑冷却、排屑这两个环节。例如内排屑深孔加工，其优势十分明显，且有外冷内外排屑以及自身导向，适用于6mm-80mm的深孔加工。成孔期间，先将工件旋转，利用钻杆、螺纹，将钻头进行连接，然后在刀架的带动下，慢慢成孔，确保导向装置能够顺利到工件内。如图1所示，为内排屑深孔钻，其适用于加工φ6～φ60mm、长径比L/D＞100、精度H7～H9级、表面粗糙度值Ra=3.2μm的深孔，生产效率非常高[5]。在内排屑深孔加工期间，在钻杆内排屑优势较为突出，刀具、孔壁之间不会产生摩擦，从而有效确保加工表面的质量。在应用该技术时，钻杆外径比外排屑装置要大，刚性大大提升，供给量有效增加，进而促进成孔效率的提升。切屑内排主要就是受到切削液的压力，在孔壁、钻杆的外表面找到空隙并进入切削区，然后在冷却、润滑位置使得前端切屑进入钻杆中，并将其完全排出去。该方式操作比较容易，还有较好的冷却、润滑效果，对于钻杆的稳定性有较大的提升，在具体使用中需要单独设置内排系统来完成操作。

图1 内排屑深孔钻

结语：机械加工中深孔加工工艺不同于其他类型的机械加工，深孔加工的难度非常大，并且加工环境比较恶劣，对于加工技术的要求比较高。为了提升深孔加工的质量，就应充分了解深孔加工的特点，在深孔加工操作之前，先准备好设备，并进行调试，然后合理设计工艺路线、选择合适的刀具，采取冷却、润滑处理，最后排出切屑，从而有效确保深孔加工的质量。

参考文献：

[1]史中方.机械加工中深孔加工技术的研究[J].当代农机,2022(09):38+40.

[2]陈丹.基于机械加工的深孔加工技术研究[J].现代制造技术与装备,2022,58(08):143-145.

[3]张传勇,刘海川,张媛.基于机械加工的深孔加工技术[J].设备管理与维修,2020(08):157-158.

[4]吴宏宝,秦俊,张毅,王联融.基于机械加工的深孔加工技术探析[J].中国金属通报,2019(08):270+272.

[5]陈俐华,武文革,于大国,赵慧瑜,韩爱东.深孔加工技术工艺分析[J].工具技术,2022,56(08):56-62.