基于機械加工的深孔加工技術研究

黃振宇 秦志恒 孫鳴遠 劉孟軍

摘要：在機械加工中孔加工占比較大，深孔加工屬于孔加工的一種形式，因為工藝特殊且無法觀察內部的成孔情況，所以深孔加工制作難度相對較大。在生產制造中含有深孔的元件利用率較高，如何保障深孔加工質量達標成為技術人員需研究與解決的問題。本文通過研究基于機械加工的深孔加工技術，以期為提升深孔加工技術水平提供參考。

關鍵詞：機械加工;深孔加工技術;工藝路線

深孔加工技術在機械加工中的技術難度較大，在全封閉或半封閉的工況下加工，無法對刀具的切削情況進行實時觀察，孔深與半徑比例差異大金屬屑不便排出，存在堵塞器具及降低鉆頭剛性的風險，可能出現偏孔的現象，加工時表面精度無法得到保證，同時散熱問題亦影響機械加工的穩定性，這與孔內溫度升高損壞鉆頭有關。基于此，為保障機械加工質量不斷提高研究深孔加工技術顯得尤為重要。

一、設計與選擇良好的深孔加工工藝路線

基于機械加工的深孔加工技術若想有效應用需先設計并選好工藝路線，為有關加工技術的有效應用提供指導思路，考慮刀具、加工方式的適應性，根據零件特征篩選工藝方法，還需考慮零件材質，確保加工方案精細、全面、可用。深孔加工技術路線主要分為三大階段，粗加工、精加工及光整加工，在工藝路線設計與選擇時需以提高加工綜合效益為指向，關注零件的質量及加工成本。深孔加工工藝路線與設備、加工方式等因素關系緊密，要按照加工方式及結構特征優化配置所需資源。需要注意的是，深孔刀具技術與時俱進，在精密加工時要運用相關器具并優化加工流程，繼而在減少裝夾次數的基礎上控制深孔加工誤差。在深孔加工過程中余量需得到合理的控制，根據不同的刀具設定余量控制方案，還要考慮工藝難度及生產加工的質量要求，繼而提高深孔加工技術應用有效性。

二、妥善利用深孔加工刀具

刀具的選用影響著深孔加工綜合質量，在機械加工中噴吸鉆、內排屑深孔鉆等刀具較為常見，不同的刀具加工優勢與特點各異，具體分析如下：一是扁鉆，分為裝配扁鉆、整體扁鉆兩種結構，前者鉆刀桿剛性大，由合金或高速鋼制成，能快速更換，可打磨諸多形狀，易導入切削液，加工范圍大，在自動化加工中較為常用，后者加工技藝簡單，在加工制造鍛件、鑄件等硬度高的零件時較為適用;二是麻花鉆，主要廣泛用于粗加工階段;三是外排屑深孔鉆，常見的為單雙刃深孔鉆，用高壓油注入鉆桿孔并經腰孔進到切削區，碎屑從工件壁、切削液導槽之間排出，此鉆刀面0°，具有加工方便的特點，并無橫刃，軸線、鉆尖形成夾角，鉆尖在鉆孔時形成小圓錐，能切斷碎屑助其排出。需要注意的是，在應用此工具的過程中切削液壓力、偏離角度、切削成型、孔的公差、刀具壽命等因素會對成孔質量帶來影響;四是噴吸鉆，運用切削液增強噴射效應并將切屑排出，在鉆中有兩根管，切削液從鉆頭前端及內外管空隙流入切削區，發揮潤滑、冷卻、導向的作用，同時可把切屑排出孔外，少部分切削液由內管噴射并形成低壓區，壓差隨之產生優化噴吸效果，鉆削效率有所提高，繼而完成深孔加工任務[1]。

三、在深孔加工中注重定位

在機械加工中精準定位極為重要，深孔優質加工亦需建立在定位精準的前提下，在加工活動中錐面定位法較常應用，可滿足管坯鏜孔、中小直徑深孔、回轉體等構件的深孔加工需求，亦可使用內錐面定位法，主要解決中等直徑深孔內排屑加工定位難題，對于外排切屑的小孔直徑加工定位來講，可采用外錐面定位法，該法亦適用于槍鉆深孔加工。需要注意的是，錐面定位需關注余量及直線度，需在鏜孔及鉆孔前做好內外錐面的定位工作。若深孔直徑較大可運用外圓定位法，采用此法定位要保障定位面、加工安裝面、找正面為同心圓，安裝面是非回轉體定位基準。在深孔加工方案日益復雜的背景下定位方法需靈活選擇，為的是提高深孔加工整體質量。

四、優化深孔加工冷卻潤滑條件

因為深孔加工內部空間封閉，所以會出現溫度上升迅速并損壞鉆頭的現象，對深孔加工精度帶來負面影響，這就需要在機械加工中注重降溫處理，還需優化切削工具的潤滑效果，在深孔加工中潤滑液的作用隨之凸顯。潤滑液、冷卻液需配合得當，確保刀具可延長使用壽命且保障深孔零件的質量。值得一提的是，潤滑液、冷卻液在加工制造中還可發揮消音、減震及沖刷的作用。元件孔徑較深，加工阻力及抗力較大，克服這些力并達成深孔加工目標需消耗諸多能量，徑向、切向的力會共同作用于導向塊，刀具與孔壁摩擦力隨之變大，摩擦力將轉變為熱量并使孔內溫度上升，熱量在冷卻液對沖下會降低，冷卻液還可優化孔壁與導向塊之間的液壓支撐系統，在此基礎上減少摩擦及功耗，使深孔加工能朝著節能環保的方向發展。冷卻液、潤滑液能通過流量及壓力清理切屑，將切屑沖刷到非加工區，確保深孔加工活動更加順利，還可優化排屑及冷卻兩大系統，在解決排屑問題的同時提高深孔加工質量[2]。

結束語：

綜上所述，深孔加工技術的有效應用利于提高零件的整體質量，為滿足零部件生產制造需求技術人員需在運用深孔加工技術之前設計并選定工藝路線，根據零部件的特點、材質、結構合理選用深孔加工工具，還需注重定位及冷卻與潤滑，使切屑能更好的排出深孔，避免深孔加工熱量對零部件精度及鉆頭穩定性帶來消極影響，在此基礎上延長刀具使用壽命，同時加強刀具養護，確保刀具可在深孔加工中起效，繼而提高深孔加工質量。

參考文獻：

[1] 張思婉. 機械加工中的深孔加工技術研究[J]. 中國設備工程，2021（14）：198-199.

[2] 張傳勇，劉海川，張媛. 基于機械加工的深孔加工技術[J]. 設備管理與維修，2020（8）：157-158.