淺談深孔加工技術

摘 要：現代化的深孔加工技術具體是對高精密孔實施的加工，不需要鏜、鉸等加工程序，只需一次就能夠加工成型。圍繞深孔加工技術，分析了深孔加工技術分類、深孔加工工藝概述及深孔加工中小直徑加工技術應用。

關鍵詞：深孔加工；技術研究；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.055

0 前言

鉆深孔技術得到人們的關注與使用在一百年以前就初見痕跡。但是一直到最近，這項技術才慢慢被應用在加工方面，這項技術能夠十分有效的解決高密度的深孔加工。以當前的深鉆空技術來說不需要鏜、鉸等精度比較高的鉆孔程序，能夠一次性塑型。深孔加工技術指的是對尺寸比較大的深孔和直徑比例相對來說比較大的孔加工，但是一般的鉆孔技術能夠達到的孔深可以達到直徑的 5 倍或者更多，但是對深孔加工技術而言這還只是小意思而已，這項技術能夠達到的比例是 150：1，與此同時，任何一個鉆孔深度達到 5 倍的直徑以上都能叫做深孔。

1 深孔加工技術概述

1.1 技術特點及難點

其實此項加工對于普通加工技術而言歸屬于機械加工的范圍，相對來說有比較多的特點與難處。通過詳細的比較和分析深孔加工，更夠選擇更加合適的加工方式。第一是切削的方法不一樣，普通的加工技術一般來說是工件固定，同一時間進行進給和旋轉運動。深孔加工所使用的切削運動較為多樣，主要為幾種：工件轉、刀具進給；工件固定、刀具來進行旋轉和進給；工件和刀具同時旋轉、刀具進給；工件旋轉和進給、刀具固定。一般的加工方式都是使用第一種。

但是深孔加工的方式實施起來還是有很多難點。比如孔軸線在加工過程中很容易歪斜、細長刀桿的剛度相對來說會比較差一點、出現誤差的可能性會比較大等等問題。但是更受重視的問題是，在深孔中加工肉眼無法全程個觀察刀具切削，所以對加工情況只可以經過聽聲，查看切削與機床狀態的參數來獲取。如果加工的排屑孔道孔小而長，那么余屑的排放就會很艱難，很大程度會造成工件和刀具的磨損 ，而且散熱難度較高，刀具由于鉆孔摩擦而產生高溫會加快損傷。

1.2 現有的加工方法

加工的主要排屑方式分為內、外兩種。用外排屑方式切削會將切削液從鉆桿中間倒入，然后再從鉆頭的頭部空洞噴到需要切削的區域，最后帶著切削余屑從鉆桿外的 V 形槽中排掉的方式，這類方式的鉆頭是槍鉆、深孔偏鉆與深孔麻花鉆幾種鉆頭等；內排屑方式是把切削液倒入鉆桿邊沿和孔的縫隙中，切削液從外部將余屑壓到鉆桿中間的孔洞排出，這類方式所使用的鉆頭一般是 BTA 深孔鉆、噴射鉆與DF 深孔鉆。相對來說外排的方式較于內排效率不高，精度也不能保證很準確，排放的切屑很容易跟加工面摩擦而出現質量降低問題，用內排方式來進行加工就不會出現工件排屑而產生的磨損問題。此外，現在深孔加工也比較注重摩擦產生的溫度問題，這些年新研發出一種新的特種加工方式，比如電火花加工方式、激光加工、電解加工和超聲加工等幾種方式 。而需要的精度角高的孔洞加工，需要更加精密的加工方式，這是在鉆孔加工和擴孔后的二次精加工，這個時候排屑已經不是重點了，最主要的是提升加工的精度。

2 加工技術研究

2.1 粗加工技術

這種技術使用的是深孔麻花式的鉆頭，加上特別加工方式的刃來磨，保證分屑和定心的良好效果。因為鉆孔加工孔比較小，要使用轉速較高主軸來進行加工，一般的鉆孔加工床難以達到要求，而且在加工過程中因為刀具加工孔度小工具直徑也會比較小，這樣會出現剛度不夠的情況出現，會導致加工后孔的直線度產生超差，后續的加工會更難進行。所以，小深孔的加工操作，要用專門的工具與機床來進行加工。

2.2 半精加工技術

這種加工技術鉆出來的空洞具有它自己的直徑特點，用鏜削的方法來進行半精度加工會更加有效，很大程度上增加加工的精度水平，對后續的精加工操作打下堅實基礎。因為加工的方法是通過將零件和旋轉道具定住再進行中軸進給運動拉鏜的方式，這樣可以保證小深孔的軸線的直線度，以進給運動和旋轉刀具為基礎來完成切削運動。所以，孔的中線表示的是刀具的轉軸不間斷移動的運行路線。刀具中心隨鏜削深度的越來越深、不同的鏜桿剛度而有所不同，由于旋轉中鏜桿產生的離心力和加工過程力出現的不平衡使得回轉過程中的刀具中心發生偏移。通過該方式半精加工的小直徑深孔，軸線具有的直線度會受到加工零件具體結構的限制。因此，在零件半精加工過程的支承兩端拉鏜孔方法，鏜桿運動的軸線軌跡對回轉刀具中心產生的偏斜進行了很好的控制，確保了零件半精加工的精度。針對這個問題，要充分考慮加工使用的刀具和鏜桿。由于零件具有不均勻的加工余量以及鏜桿自身剛性對半精加工精度造成的影響，因此，應當討論切削用量問題。經過切削力的計算公式得知，當選擇適合的給盡量之后，背吃刀量變大時，主切削力也會變大，容易造成鏜桿彎曲現象。

2.3 精加工技術

原始的加工技術才用手工方式來進行研磨，效率低不說工作強度又大，而且對于技術工來說經驗技巧方面的要求會更高，這種方式能轉為珩磨方式，使用珩磨工具來對零件的表面來進行更高精度的加工。這種加工方式使用的是較為柔性的珩磨鉆頭。在這種鉆頭上有四道槽，這是放油石的地方。使用浮動的方法來將鏜床主軸和珩磨頭連起來，這是萬向聯軸的設備，用這樣的方式來進行連接，不可以達到修正加工鏜孔產生的誤差形位，只可以降低零件的內孔表面原本的粗糙值，這樣的方式可以很好的減低零件加工表面的粗糙值，最后達到設計方案上要求的指數。第一步是先把作動器的內孔灌進一些煤油，再用20 r/min 的轉速主軸，利用大進給的方式，來開始粗珩磨加工。因為鏜削進行中出現的波峰點，在珩磨頭采取重復的運動和于壓力之下產生徑向的運動，兩類運動結合在一起使得內孔的表面微小磨粒進行切削，內孔表面會產生不同網紋運動痕跡，消去原先加工表面不可忽視的波峰點問題。在加工進行中要換油石，清理由于加工而產生的臟東西，把新油石用圓滑方式來處理一些，而后將珩磨裝載于零件內孔，灌注混合油，將旋轉速度提高，用合適的形式減低進給量，珩磨進行過半精加工程序的零件的內孔，最后使之對應設計方案所上需要的精度。此外，需要注意防止珩磨中產生的熱量使內孔溫度過高，從而產生形狀偏差。需要選擇孔深加工超過 150 mm，用于加工深孔的裝備，同時加工孔具有的圓柱深度需要在 0.001 / 100 mm 以下，間隙配合低于 0.003 mm。組織作動器的柱塞孔實行加工時，利用珩磨精密設備，在內孔實行精加工，提升深孔的精密的位置與圓柱度。

3 深孔加工技術的發展趨勢

由最先出現的鉆削槍管所采用的槍鉆，和后面的BTA 鉆、噴吸鉆與DF 鉆等一些鉆頭，深孔加工技術持續優化中，比如最新的刀具制作原料、構成和導向塊的裝置，排屑裝置等等，于更新優化設備的發展中持續加重環保方面的設計，慢慢往提升效率、深化精度、保證可靠的方面開展 。因此深孔加工技術的發展應當將材料作為發展的重點項目之一，針對不同的加工需求選擇合適的材料制作刀頭，在機械工程上刀頭形狀的設計及機械行進路線的設計也應當盡可能的精細高效，從而提升機械深孔加工的精度和加工的效率。

與此同時，這種加工工藝還慢慢引進學科交叉的想法。比如特種加工方式，這已經完全改變深孔加工原理，使用電能來將材料變成氣體者液體使之去除。這種數字操控的方式不斷發展也讓批量較小并且品種較多的深孔加工能夠實現，而且與信息技術發展結合在一起，慢慢讓基層員工的加工操作更為簡單。在機械設計和電子數字化軟件的編寫上可以采用模塊化的設計方式，同時將整個軟件進行算法層面的優化和設計，整個算法框架可以根據不同的加工需要靈活的采用不同的加工模塊，在減少操作員負擔的同時提升加工的精度和效率，保證加工工作可以更好的進行。

為使加工過程更加環保，減少資源的浪費與污染的排出，最新技術的環保加工工藝有3類：使用環保切削液、干式切削方式和準干式切削方式。因為干式切削工藝所需技術要求比較高，所以還很難進行推廣使用；準干式切削采用少量的切削液，能夠比較大程度的減低污染，對于技術難度來說也是比干式切削來說更小，所以得到廣泛關注；使用有生態性能的冷卻潤滑劑，同樣能夠進行環保切削，同時對人體來說沒有不良的影響。

4 結語

由于深孔加工的困難性和應用上的普遍性，才迫切需要對其理論和技術進行更加深入的研究。隨著科技的進步，深孔加工技術將會朝著高精度、高效率、環境友好方向不斷發展，并且在更廣泛的工業領域上發揮作用。

參考文獻：

[1]都啟軍.淺談深孔加工技術[J].裝備制造技術，2016（08）.

[2]李通.深孔加工技術研究進展[J].硬質合金，2016（04）.

作者簡介：王益輝（1977-），男，江蘇鎮江人，本科，講師，主要從事機械制造技術研究。endprint