基于機械加工的深孔加工技術研究

晏山洪　左立良

摘? 要：隨著現代機械的不斷深入發展，工藝工程不斷完善，對加工精度的要求也越來越高。深孔加工是機械加工中的一個常見而困難的部分。因此，需要科學設計深孔加工工藝，解決深孔加工的難題，從而提高深孔加工的精度和質量。深孔加工技術的特點是難度高、工藝復雜、質量要求高。在深孔加工過程中，根據實際工作需要準備設備選型和工藝路線設計，加強對加工各個環節的質量控制，以保證深孔加工的效果，提高加工質量。

關鍵詞：機械加工;深孔加工技術;研究分析

前言：目前，深孔加工技術在機械加工中應用廣泛，在機械加工中占有重要地位，這與主要深孔加工技術的性質和功能密切相關。在工業生產制造過程中，深孔加工技術是一項非常重要的技術，它主要來源于機械的生產制造過程。深孔加工技術最初僅用于軍事領域，加工難度大，成本高。尤其是隨著人們對機械精度的要求越來越高，加工技術就變得越精確。因此，深孔加工技術展的發展對整個機械行業的發展起著非常重要的作用。應根據深孔的特點，不斷分析和優化深孔加工工藝。最后，為了提高加工效率，機械工程必須注意使用深孔加工技術。結合深孔加工技術要點和深孔加工特性，對深孔加工進行了研究。

一、深孔加工技術概述及其特征

（一）概述

（1）目前，大多數深孔加工技術仍然采用傳統的鉆孔技術，這些技術要求更大的機床主軸面積，主軸的同心度應盡可能小。對新鉆頭的研究目前仍然是一個熱點。（2）電火花加工。關鍵是利用小孔高速加工機快速旋轉，通過小孔電極管進行加工。該方法處理效率高，適用范圍廣。通過利用電火燒花的高速加工技術，首先，必須持續利用工作流體的流動，消除間隙中的腐蝕產物。第二，確保高電流密度。（3）炮孔加工技術。炮孔加工技術起源于炮管加工的應用，廣泛應用于深孔加工中。加工過程中，立柱由導桿支撐，切削液通過進油口輸送至鉆頭，便于切削區域。（4）二次深孔加工的潤滑和冷卻。鉆孔后，由于需要應用精加工深孔外科技術進行二次加工，甚至多次加工。通常，飛機剎車和其他部件需要加工兩次。

（二）特征

1）處理困難。一般情況下，深孔加工是在半封閉和全封閉條件下進行的。由于孔的半徑和深度差異較大，深孔加工形成的金屬切屑不易排出，往往影響加工。用于深加工的鉆頭長度較長，這決定了其剛性低，在孔內容易晃動，孔面精度難以保證。此外，深孔加工對散熱也有一定的影響，鉆孔往往會磨損鉆頭并增加溫度。工件的徑向跳動和端面跳動可用千分表控制在0.02mm以內。另外，為了避免加工過程中刀具切削力過大，導致切削穩定性降低，需要在加工后完成10個工件，通過千分表測量控制工件位移的大小，提高工件的加工精度。此外，在加工過程中，還需要精確控制切削速度和進給量，以避免工件端槽和外圓的振動。內孔進、出料加工時，由于鏜槽與內孔直徑的距離較小，為了避免加工誤差，應使用千分表精確測量刀具的垂直位置。同時，還必須減少切屑去除因素對零件的影響。工作階段的切屑清除干凈，加工余量控制在0.06～0.1mm之間。對于深孔加工，切削形狀、尖端的使用和內孔的表面粗糙度都會影響工件的加工質量。如果不能進行全面的檢測和控制，將會增加加工誤差，降低工件的加工質量。2）加工深孔時，不可避免地會產生大量的金屬屑，必須快速有效地清除這些碎屑，否則會發生堵塞。最有用的加工方法有兩種：一種用于機械加工，將金屬應用到鉆桿外壁;另一種是將冷卻液引入零件的井筒和鉆桿外壁，利用冷卻液將切屑從切削區排出。3）復雜多樣的運動方式。深孔加工必須是鉆頭與工件之間的相對運動。因此，在深孔加工的工作模式中，切削運動為：（1）工件靜止，鉆頭旋轉并沿工件方向移動;（2）工件旋轉進行旋轉運動，當刀具不移動時，鉆頭移動進行直線進給;（3）待加工工件對刀具進行旋轉運動和進給運動。這三種方法均可用于深孔零件的加工，但應根據不同工件的要求采用不同的加工方法，然后選擇不同的切削方法。

二、深孔加工技術的發展

深孔加工技術目前處于發展階段。BTA鉆頭出現在20世紀下半葉，將深孔加工帶到了技術高峰; 20世紀末，計算機技術達到高潮，發達國家將制造業視為注定失敗的產業，為了促進國民經濟的增長，自 80 年代以來，深孔加工技術在西方工業化國家停滯不前。20世紀50年代，槍鉆被廣泛應用于民用設備的制造中，以實現特殊槍鉆的制造、工具工業和數控深孔鉆床的引進。20世紀80年代之前，在40年代推出了三種BTA工具，它們都用于初級加工。深孔機床由于成本太高，難以承受，新的深孔加工技術的開發已成為制造業發展的薄弱環節。國內外許多研究者在深孔加工理論等諸多方面進行了大量的研究并提出了解決方案。目前，世界上的排屑深孔鉆削技術大多采用φ1.8mm的單管排屑霧化深孔數控技術，隨著深孔加工技術的發展，對深孔加工技術的綜合研究具有重要意義。20世紀80年代以來，國內機床行業發展迅速，深孔機床發展迅速。在精密品種方面與歐洲和美國有很大差距。數控深孔加工出現于20世紀80年代末，包括液壓零件和工程機械等深孔加工技術。作為行業的關鍵制造技術，深孔加工技術的落后將導致不可避免的后果。20世紀80年代，技術研究的熱潮為中國深孔加工技術的現代化奠定了基礎。目前，深孔加工系統主要包括炮孔加工系統、DF加工系統、井噴處理系統等。切削液從接頭上方的進油口輸入，60%的切削液從孔流向切削區域，剩余的切削液可進入鉆桿，形成一個壓力區，排出有效去除切屑。內排屑深孔加工技術誕生于槍鉆系統之后。針對炮鉆系統維修故障等問題，通過改進工藝，誕生了bta系統。切削液從鉆桿外側和孔內流向切削部。切削液經過濾后可循環使用。20世紀30年代，槍鉆系統廣泛應用于槍管制造，它具有自動引導功能，可以通過使用一個單獨的切割系統來實現，稱為槍鉆系統。本系統供油方式與bta系統基本相同，切削液分兩部分輸入。70%的油通過孔壁，鉆體流向切削刃;剩余的30%進入切屑提取裝置，并在鉆桿末端形成負壓吸入效應。

三、機械加工的深孔加工技術研究

（一）排屑處理

隨著排屑量的積累，加工質量將大大降低，尤其是內部排屑鉆孔。由于空間和環境條件的限制，殘留染料去除雜質，施工難度大。在切屑加工過程中，深孔切屑去除的主要問題是切屑分離、斷屑和切屑去除。由于不同的材料特性，相應的芯片將顯示不同的特性。芯片的寬度、形狀、曲率和尺寸影響很大。因此，在加工深孔時，要特別注意排屑。考慮到加工空間封閉，難以有效散熱，施工難度大。因此，應充分考慮排屑系統和孔冷卻。例如，排屑和深孔鉆技術在加工深孔時具有相當大的優勢。它的特點是外部冷卻和內部排屑，可以加工直徑約 80 毫米深的孔。鉆孔時，必須先旋轉工件，將鉆頭與螺紋連接，用刀架將油頭打入孔內，并在工件中內置導向裝置。如果鉆頭有排屑的深孔，排屑不會產生任何摩擦，保證了工件的質量和加工精度。這種方法成孔效率高，排屑效果好，但成本較高。

（二）工藝路線的設計與選擇

在加工過程中，要充分考慮深孔加工工藝和刀具的適應性，根據被加工零件的特性選擇合適的加工方法，充分考慮零件材料的性能，并根據加工工藝進行詳細設計。機械加工一般分為精加工、半精加工和粗加工。在工藝設計過程中，應選擇合適的技術手段，有效提高加工質量和效率。此外，深孔加工工藝及其設計也應根據具體的結構特點、具體的加工工藝和設備因素進行調整。由于深孔加工技術的飛速發展，深孔加工技術逐漸進入精密封閉加工時代，優化深孔工藝，有效避免多重應力造成的誤差。最后，增加加工余量，適當檢查加工余量和深孔零件的余量。因此，在制造過程中，數量應根據相應的質量要求而定。

（三）選擇合適的刀具

目前，在深孔喂料過程中將采用先進的科學設備進行生產操作，主要是提高生產效率和加工質量。此外，公司還明確要求，如果在加工過程中需要保證刀具的正常運行，相關人員在購買刀具時必須做好刀具的質量測量工作。只有確保選用的刀具和設備具有較強的專業性，才能有效地提高深孔加工技術。其次，還應允許其他設備配合工具操作。在加工設備的選擇上，將主要選擇內部切屑鉆頭、切屑鉆頭、吸屑鉆頭、扭轉鉆頭和扁平鉆頭。根據實際加工情況制定了機械設備選型方案，開始機械設備選型。在采購過程中，必須對機械設備進行詳細的質量檢查，并在確保質量正確后介紹加工現場。使用機械設備時，應定期對設備進行檢查，消除機械設備的故障，提高設備質量。

（四）冷卻和潤滑

在深孔加工過程中，由于孔內加工環境的密封，孔內溫度迅速上升。因此，必須對孔洞采取適當的冷卻措施，以保證切削時的潤滑效果。冷卻劑和潤滑劑充分攪拌可以保證冷卻效果，大大延長刀具壽命。同時，通過冷卻液的有效應用，達到減振、降噪的目的。由于鉆孔直徑相對較小，深度相對較大，因此在鉆孔中進行鉆孔。在這個過程中，處理后的電阻將逐漸增加，當然，需要更多的熱量來克服它們。此外，徑向導向塊和切削導向塊一起在刀具和孔壁之間產生摩擦，必須通過冷卻措施獲得。冷卻液可以在導向塊與孔壁之間形成液壓支撐系統，從而減少導向塊之間的摩擦，降低能耗，達到節能的目的。

（五）定位的選擇

與其他孔成形工藝一樣，深孔加工也要求定位精度。在實際加工過程中，常見的定位方式是圓錐定位。這種定位方法主要用于管道鉆孔、旋轉孔和中小直徑孔。同時，內錐也可用于定位，主要用于中徑;外錐定位主要用于小直徑擠壓孔或加工槍鉆。使用錐形定位法時，為了證明平直度和余量，在鉆孔前端面必須是外錐面。定位大直徑深孔時，應使用外圓，安裝面和定位面應進行處理，同時定位這些非旋轉機構時，應將安裝面用作定位參考。

（六）加強設備管理

深孔加工通常采用專業設備完成工件的加工，主要根據動態輸送方式進行選擇。通常工件旋轉，輔助刀具軸向推進，使加工過程順利完成。機床的選擇是最重要的設備之一。機床是整個加工過程的基礎，主要由主軸箱組成。本實用新型由進料箱、刀具夾緊裝置、機床、床身、中心架和活動輔助裝置組成。主軸箱是控制主軸的支撐主軸，為了能夠在不同高度上旋轉和移動，通常在主軸上安裝卡盤和刻度盤等輔助部件。進給箱通過蝸桿將電機產生的動能傳遞給刀具，夾具主要夾緊與螺母連接的鏜桿。鏜桿由絲杠驅動，可完成軸向加工和進給。床身是一種基本結構，它不僅可以確保每個零件都處于準確的位置，還可以協調每個零件的工作條件。床身配有刀架、控制臺、導軌等，床身下部配有控制臺，確保整個加工系統在堅實的基礎上穩定運行。當深孔加工設備不能充分利用時，可用臥式車床代替孔加工設備。深孔刀具裝夾應配備專用刀夾，專用刀架安裝在進給滑塊上。在車削過程中，車削主軸帶動刀具旋轉，滑板帶動刀具旋轉前進。輸油裝置也是深孔加工的重要輔助裝置。主要工作能量是保證切削液進入預定區域，使切屑能液壓驅動切屑加工，完成工件與基體的接觸定位。使用排屑方法，冷卻液很容易在鉆孔中泄漏，并且必須調整加工以保證條件。進料器與導向架的連接應使用墊圈完成，防止漏油。同時，輸油機與鉆桿的接觸面與支撐架端面之間應加密封圈，以提高泄漏效果。

四、結束語

深孔加工是機械加工中難度較大的工序，工藝復雜，排屑困難。因此，在進行深孔加工時，必須充分考慮工件的加工要求，并根據工件材料的特性選擇合適的機床、刀具、切削液和加工路線，因此，需要創新和研究更合適的加工方法，以促進深孔加工技術的發展。

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