机械加工中深孔加工技术研究

机械加工中深孔加工技术研究

吴铁男

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摘要：合理的深孔加工技术在机械工程建设中起着重要作用。深孔加工作为机械加工中的重要工序，具有较高的加工难度。深孔加工是指孔的深径比大于等于6的机械加工，其加工工艺和加工技术都面临较大的考验，孔的深度越大，孔径越小，加工难度越大。在加工过程中，受到孔径的限制，会降低刀杆的刚性和强度，且在加工过程中容易出现振动、波纹和锥度等问题，对工件的直线度和表面质量产生一定影响。想要保证深孔加工质量，需要在加工工艺、装夹形式及刀具优化等方面深入研究，不断提升机械加工质量。

关键词：机械加工；深孔加工；钻孔

引言

深孔加工是机械加工的重要部分，深孔加工技术难度大、质量要求高，现代生产技术的发展影响重大。深孔加工和刀具材料有紧密的联系，应该根据实际工作的需要，为设备的选择和工艺的设计路线方面做好准备。

1深孔加工技术的重点和难点

1.1　深孔加工技术难度较大

在机械加工生产活动中，深孔加工技术的难点主要体现在以下4个方面。第一，绝大部分操作在较为狭窄的作业环境中实施，由于作业空间狭窄，给工作人员的操作带来了很大难度，同时不利于工作人员观察和勘验钻孔平台。第二，深孔半径与钻孔深度中的比例无法精准确定和控制，导致作业期间极易出现金属杂物堵住深孔的问题。第三，钻头与加工道具对深孔加工技术有一定影响。长期的加工应用会造成钻头与加工道具出现严重磨损，导致其半径与深度等出现误差，对提高深孔加工技术水平有不良影响。第四，导致钻头与加工刀具磨损的因素多，其中作业空间散热效果不明显和空间温度相对较高是造成磨损严重的两个主要因。

1.2加工工艺复杂

深孔加工形式的特殊性也增加了工艺的复杂性，加工工艺的设计要保证材料性能、钻孔工具性能等都要有较高的匹配度。不同材料的工件，在软硬度、强韧性、抗拉伸性能、抗压性能等方面都有一定的差异性，在设计加工工艺和碎屑排出方式时要与材料性能和加工尺寸之间有良好的适配性，确保机械加工质量。针对不同项目的深孔加工，要确定合理的钻进方式、刀具的运行轨迹和进给方式等。根据材料的硬度选择适宜材料的刀具，刀具的形式也要根据孔径和余量的大小来确定，在保证成孔效率的同时，还要最大程度地降低对刀具的损耗，保证加工质量。

1.3深孔加工技术的碎屑排出问题

既然是钻孔技术，那么在钻孔的过程中就会有很多被钻探下来的废料产生，如果这些废料不能被及时地从深孔中清除出去就会严重影响到后续深孔钻探技术的发展，非常不利于深孔加工技术的转型升级与发展进步。当前深孔技术中的废料排放方法主要有2种，分别是外部排放法与内部排放法。这2种排放方法都是采用注入冷却液的方式来进行的，只是注入冷却液的地方存在差异。此外，这2种方法存在着十分明显的不同之处。外部排放法会产生较为严重的摩擦，会对深孔加工技术的精度产生非常不利影响，而内部排放法就没有这样的缺陷。当前内部排放法是很多深孔加工单位的首选，得到了较为广泛的使用与推广。

2机械加工中提升深孔加工技术的有效措施

2.1工件材料

深孔加工中断屑和切屑的形状会影响到排出效果，一般情况下C形切屑的排出效果较好，根据工件材料的性能来调整加工参数，合理设置每齿的切削量，既能够形成较好的切屑状态，又能够延长刀具的使用寿命。参数的调整需要根据工件材料而定，而不同的材料又有不同的性能，因此可根据材料的性能不同，将材料分成不同的材料组，为参数调整提供便利性。在设置加工参数时，先根据切削速度和刀具直径计算出主轴的转速，然后再根据主轴转速和每齿进给量计算出工作台的进给速度。深孔加工中使用的刀具不同，每齿的进给量设置会有一定的差异性。比如BAT类型的刀具每齿进给量可以设置为0.2～0.4?mm，而枪钻刀具每齿的进给量则要控制在0.01～0.10?mm。如果工件的材料较软，每齿进给量可以设置得大一些，以提升刀具的断屑能力。如果工件的材料较硬，每齿进给量要设置得小一些，以减少对刀具的损耗，延长刀具的使用寿命。加工参数设置是否合理，会直接影响到断屑、排屑效果，要综合考虑工件材料以及其他因素。在设置每齿进给量时，可以根据断屑情况和切屑状态调整），以达到最佳的加工效果。

2.2深孔加工工艺路线的设计

深孔加工工艺的选择是否合理以及工艺路径的设计是否完善都是深孔加工实现度与机械加工流程落实效果的限定条件。在深孔加工工艺路径的构建与完善过程中，要充分利用好所选用的加工设备的结构与性能特性，依据不同加工阶段的具体要求将深孔加工工艺路线划分为与之相对应的不同层次，在此基础上通过应用更为先进的误差分析方法，大幅度减少由于设备运行和刀具加工误差所带来的质量问题。

2.3选用更加适合的加工刀具

机械加工企业应该根据钻孔地的实际情况来选择最适合的加工刀具，充分保证加工刀具的特点可以与具体的深孔加工作业相契合，推进深孔加工技术的有效推进与顺利开展。此外，相关企业还应该对各种加工刀具进行充分了解，包括扁钻、麻花钻以及喷吸钻等，机械加工企业应该加强对这些加工刀具的维修管理，使它们时刻保持最佳的工作状态，当需要用到某一种加工刀具的时候便可以随意地取用，而不用担心加工刀具的状态是否会影响到机械加工生产活动中深孔加工技术的顺利开展与有效推进，保证深孔加工技术的发展进步与转型升级。

2.4排屑处理

在深孔加工过程中，因为成孔期间的空隙相对封闭，所以无法顺利将切屑排出加工区域，会对深孔加工的进度和质量造成不良影响。特别是在内部排出切屑期间，排出切屑受到空间和环境方面的影响，只有在相较狭窄的空间才能够排出切屑，因此施工作业人员排出切屑的难度较大。此外，从切削角度看，深孔成孔的切屑中存在的最大问题为表面处理。表面处理的切屑范围主要包括排屑、分屑以及断屑3个部分，即排出切屑最主要的问题是如何达到相关的工艺指标。但是，在整条工艺步骤中，排屑通道相对较长，处于半封闭状态，切削时会产生很大热量，散热困难，必须充分考虑外冷和排屑两个系统。此时，最大限度地发挥外冷内排屑的自身导向作用尤为重要。在成孔阶段，由于工件开始时需要转动，钻头通过螺纹与钻杆联接，封油头在刀架带动下成孔。内排屑深孔钻进期间，切屑能够真正实现排屑，不会在孔壁与道具中产生较大摩擦，有利于提高表面的精细程度和质量。内排屑深孔钻进工艺技术采用的钻杆外径通常比内排屑装置大，可以显著增强刚度，增加供给量，提高施工效率。这种类型的排屑方式较为简单，可以起到冷却和润滑作用，提高稳定性。然而，由于需要单独设置内排屑供液系统，成本造价较高。

结语

深孔加工作为机械加工中专业性强且难度大的加工方式，对深孔加工技术进行研究，通过加工工艺和刀具优化等一系列措施的优化调整，可提升加工精度和表面质量，降低加工成本。为了保证深孔加工质量，降低加工成本，需要根据工件的材料及深孔加工工艺路线的设计，选用更加适合的加工刀具，排屑处理，以期对深孔加工技术的转型和发展起到积极的促进作用。

参考文献

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