深孔加工技術探討

王龍　王歡

摘 要：介紹了深孔概念、深孔加工特點，闡述了深孔加工的難點和解決方法。

關鍵詞：深孔加工；難點；解決辦法

機械制造是制造業的基礎，在整個的機械加工中，孔的加工占了很大比例。其中深孔加工占了孔加工中大約百分之三十；所以對深孔加工的研究顯得非常重要。深孔加工不但要求機械本體（Z軸拖動部分和主軸箱部分）擁有一定的剛性保證在加工過程中不產生震刀現象，而且對冷卻系統的沖屑能力也有一定的要求，下面介紹下深孔加工的各項特點和對應問題的解決方法。

一、何為深孔

在機械制造中，孔深與孔徑之比大于5，即可稱之為深孔；深孔加工有很多技術難點，比如：孔的精度不易保證、刀屑不易排除容易劃傷已加工表面、切削熱不易排除，刀具磨損快等等。因此，孔徑深度與孔徑比值越大，加工就越困難。

二、深孔加工特點

（一）由于深孔加工的實際工況，所用刀桿和刀具大部分都是細長結構，強度和剛性較差，所以切削時容易震刀，故精度不易保證。

（二）由于刀具和機床主軸箱結構的原因，所以孔軸線的直線度容易偏斜。

（三）深孔加工時，加工位置比較深，鐵屑不容易排除，尤其是小孔時會更加困難，鐵屑不但會劃傷已加工的表面，嚴重時會造成崩刃、斷刀等現象。

（四）深孔加工過程中會產生大量的熱量，若不能及時進行散熱，就會造成刀具磨損加劇，降低刀具的耐用度，提高客戶的加工成本。

（五）深孔加工完成后，由于空間相對封閉或半封閉，測量比較困難。

三、深孔加工需要解決的幾個問題

（一）冷卻方式的選擇。

深孔加工時，機床的整個加工工藝系統會產生大量熱，尤其是刀具，嚴重影響刀具的使用壽命，降低經濟效益，故需要進行冷卻。由于深孔加工，加工區是一個非常密閉的空間，熱量不易排出，目前在深孔加工中有兩種方式進行刀具冷卻。

1.鉆頭加工一段深度或一段時間后，退出工件一定距離進行冷卻，然后重復進刀、退刀，直至加工完成，這種加工方式效率相對較低，而且對于如果孔內表面有較高要求的話，也不易保證。但是從機床成本方面考慮比較經濟，適合前期投入小的中小制造商。這種方法適合小批量生產的工況。

2.使用刀具中心孔出水的形式，保證冷卻液充分進入加工區域，進行刀具冷卻，這樣可以保證刀具的耐用度和工件的加工質量，這種加工方式可以提高經濟效益，而且機床的造價會略微高出一些，一般需要內冷20bar，對于更深的孔可能提高到70bar壓力，機床需要加裝頂蓋以免迸濺傷人。對于安全性和環保要求較高的廠商會加裝安全門鎖和集成有霧收集系統，這樣雖然會增加一部分成本，但是管理和維修方面的成本也是相對低廉的。適合比較大型成規模的制造商。這種方法適合大批量生產。

（二）排屑的方式方法。

深孔加工是否順利很大程度上是由鐵屑排出是否順利決定的，鐵屑在排出時不但會劃傷已加工表面，嚴重時會使刀具崩刃或斷刀。需要使用專門的深孔鉆頭，提高排屑能力。也可以修改工藝參數和加工方式來提升孔的表面質量，節約刀具的使用成本，降低客戶的直接材料成本。

刀具合理和工藝參數理基礎上，還要使用主軸刀具中心孔出水的方式進行沖屑，保證鐵屑能及時排屑保證加工的進一步進行。

四、深孔加工方式方法的探討

對于工藝選擇的方式，主要是依據圖紙上對孔要求的精度，再根據客戶實際的工況和已有的現場工藝人員，制定成本低，效率高，一致性好，加工成品率高的加工方法。因為各個機床廠商提供的機床，在性能方面會有些許不同，所以適合自身機床的參數和加工方法才是最為重要的。比如，國外機床自然不必多說，機械本體材料優質，加工和裝配精度高，所以剛性和穩定性也會比較高，可以追求比較優質的工藝參數。相反的，國內機床從機床本體材質到裝配的方式方法都沒有達到國際水平，自然一致性差，影響客戶的成品率。這就像人的身體條件差，就得依靠后天的努力不斷的修煉方能達到要求。

（一）在單件、小批量生產、精度要求不高工況下，通常使用普通鉆攻中心或者常用的機床搖臂鉆床達到使用要求，使用接長麻花鉆頭進行加工，這種加工方式需要反復進給退出來排屑和冷卻，效率不高，而且工人勞動強度大，但是因為機床相對簡單容易達到比較高的穩定性。

（二）在大批量生產工況下，就需要深孔鉆頭在深孔鉆床上進行加工。這種大批量高強度的生產自然需要依靠數控機床CNC進行。這樣既能充分保證加工效率又能保證加工質量和一致性問題。

（三）對于一些深孔精度要求較高時，如果孔位較小可以先進行鉆攻留有部分余量再進行鉸孔；如果一些孔較大精度要求也相對較高的孔，可以先進行預鉆，擴孔，再粗鏜最后再精鏜等后續的加工。

其實講到這里，鉆孔的方式方法已經講的差不多了。但是對于數控機床還需要提及的就是環境溫度和機床的本體溫度對產品一致性的問題了，即溫度補償控制。隨著大批量的生產，雖然數控系統對機床會有半閉環控制，既然是半閉環就是控制不完全。而且世間萬物都有熱脹冷縮的固有屬性，機床自然也不例外。所以合理的溫度控制和溫度補償也是衡量機床好壞，能否勝任大批量生產的重要指標。

五、結束語

深孔加工在整個機械加工中，是一個難點也是重點。加工產品的質量好壞直接影響產品的可靠性。在加工過程中尤其要解決冷卻、排屑和工藝方式方法等問題就夠了，但是對于機床制造廠商需要研究的不僅僅是客戶的問題還要分離出機床本身的不足，再進行提高和完善。傳統的加工方法成本較高，效率低、精度不易保證，但是隨著國內機床產業的不斷崛起，CNC的普及傳統的加工方式早已經寫在了歷史的教科書里。追求卓越才是機床人的行業態度，當然光有態度是不夠的，還要有扎實的功底和大量的研究實驗不斷總結才會提高的更快。

參考文獻：

[1]楊叔子主編. 機械加工工藝師手冊[M].機械工業出版社，2003，01.