機(jī)械加工過程中的深孔加工方法探究

馮新肖 祖妍 譚寶龍

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，分工化作業(yè)成為目前工業(yè)活動(dòng)中最重要的組成部分。在機(jī)械加工中，深孔加工也變得越來越專業(yè)和精細(xì)。該文進(jìn)一步明確了深孔加工的特點(diǎn)，進(jìn)而根據(jù)不同的情況，提出了具體的加工方法，也根據(jù)具體的問題，提出了深孔加工的方法和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工 深孔 加工方法中圖分類號(hào)：TG52

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）02（c）-0036-02

1 深孔加工的特點(diǎn)

深孔加工是機(jī)械加工過程中，經(jīng)常遇到的問題之一。而且其加工方法和效果，對(duì)其整個(gè)機(jī)械的加工過程和效果都有著重要的影響。因此，必須予以重視。

1.1 操作難度大

深孔加工過程中，加工者所處的環(huán)境都比較特殊。一般情況下，都是半封閉或者全封閉的，這就使得深孔加工的難度在一定程度上增加。在這樣的情況下，首先，加工操作人員很難掌握刀具切削的實(shí)際過程和實(shí)時(shí)效果，只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，看儀表、聲音以及看切屑等外部的現(xiàn)象來進(jìn)行判斷；其次，加工工具的限制，也加大了深孔加工的難度。在實(shí)際的加工過程中，工具自身的長度是有限的，尤其是對(duì)于一些性能較低的工具，而無法保證深孔的質(zhì)量；最后，由于深孔加工環(huán)境的限制，很容易在短時(shí)間內(nèi)溫度升高，不僅影響加工工具的性能，還會(huì)對(duì)加工操作人員的狀態(tài)造成一定的影響。這些都會(huì)造成深孔加工的難度加大。

1.2 排屑難度大

在機(jī)械的深孔加工過程中，深孔鉆排屑一直是比較棘手的問題之一，處理起來難度很大。在一定程度上，我們可以說排屑的完成程度，幾乎直接影響著機(jī)械的使用進(jìn)度和施工進(jìn)度。在這個(gè)過程中，一方面由于排屑的空間有限，在排屑過程中，稍不留神，就可能造成刀具的損壞。同時(shí)，在強(qiáng)制排屑的過程中，也會(huì)由于深孔的形狀、長度等不同，造成切屑存在很大差異，進(jìn)而影響到排屑工作的最終完成質(zhì)量。另外，由于切屑造成的熱太大，也會(huì)對(duì)刀具和零件造成影響，因此，在排屑過程中，必須要采取有效的冷卻方式。

1.3 工具的運(yùn)動(dòng)方式多樣

在機(jī)械加工過程中，存在很多種不同的工具運(yùn)動(dòng)方式。在這當(dāng)中，有一個(gè)嚴(yán)重的問題是，深孔自身長徑較大，因而使用的鉆桿通常都很細(xì)，在加工過程中就特別容易出現(xiàn)振動(dòng)和走偏的情況，無法保證深孔加工的精準(zhǔn)性。一般情況下，在工件固定的情況下，刀具的運(yùn)動(dòng)方式主要是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給方式，而在工件轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，刀具的運(yùn)動(dòng)方式主要是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給方式。但是在實(shí)際情況當(dāng)中，由于受到深孔加工環(huán)境限制，幾乎很少有采用工件固定的情況下刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)給方式[1]。

2 不同直徑的深孔加工方法選擇

在深孔加工中，由于實(shí)際作業(yè)的要求，需要加工的深孔直徑大小不一。這就對(duì)操作人員的技術(shù)以及加工方法要有所選擇，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大程度地滿足加工的實(shí)際需要。直徑的大小，直接關(guān)系著加工方法的選擇。

2.1 小直徑深孔

一般情況下，直徑為2～10 mm，可以稱之為小直徑深孔。當(dāng)對(duì)小直徑深孔進(jìn)行作業(yè)時(shí)，主要可以采用的方法有兩種：第一種是采用改進(jìn)的普通麻花鉆，第二種是用槍鉆。這兩種方法都是很好的加工小直徑深孔的具體方法。

在傳統(tǒng)的小直徑深孔加工中，利用傳統(tǒng)的麻花鉆，存在著很多問題。如橫刃太長、軸向阻力大、定心差、主刀刃長等，在排屑的過程中，切屑較寬、造成大量卷屑，進(jìn)而排屑困難。因此，就需要在機(jī)械加工中，對(duì)已有的麻花鉆的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行不斷完善。手動(dòng)進(jìn)給的方式加工，具有其明顯的優(yōu)勢和特點(diǎn)。每次的鉆削深度都相對(duì)合適，尤其是當(dāng)鉆頭加工到達(dá)一定深度后，就退出工件。在這樣的情況下，還可以排出切屑，對(duì)工作環(huán)境進(jìn)行有效冷卻，之后再開始進(jìn)行加工。不過這種手動(dòng)進(jìn)給加工方式，通常情況下，比較適合運(yùn)用在單件、小批量生產(chǎn)中，在大批量生產(chǎn)中效率往往有些低。第二種方法是用槍鉆來加工小直徑深孔。這種采用深孔鉆頭在深孔加工機(jī)床上進(jìn)行作業(yè)的方法比較適合批量生產(chǎn)，可以很大程度地提高效率。對(duì)于小直徑深孔來說，槍鉆是一種可以優(yōu)先選擇的加工方法。不過這對(duì)工件的要求就會(huì)相對(duì)較高。在利用槍鉆加工的過程中，加工人員都會(huì)采用的是一次進(jìn)給的深孔鉆削方式，這不僅要求鉆預(yù)制孔，同時(shí)還要要求預(yù)制孔的表面粗糙度很高。但是，在利用槍鉆的過程中，切屑是被具有一定壓力和流速的切削液沖走的，這個(gè)過程是人力無法控制的，很容易造成壓力不均，而導(dǎo)致切屑不能及時(shí)排出。同時(shí)，在槍鉆過程中經(jīng)常出現(xiàn)槍鉆斷裂的情形，這主要是由于槍鉆鉆削采用的是自動(dòng)進(jìn)給的方式，因而操作者的視線范圍受到限制，無法直觀地感知切削的進(jìn)展情況[2]。

2.2 大直徑深孔

當(dāng)車削深度超過1 200 mm的孔，就可以認(rèn)為是直徑較大的深孔。在這種情況下，如果采用傳統(tǒng)的加工方法，不僅很難達(dá)到效果，而且費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)，在加工過程中，特別容易引起刀桿的振動(dòng)，從而使得零件表面粗糙度增加或者變小，而難以達(dá)到設(shè)計(jì)值。因此，在之后的大直徑深孔作業(yè)中，就可以采用專用的刀桿來解決這一問題，主要是采用能提高車削加工質(zhì)量的刀桿。這種刀桿前端有一個(gè)鑄鐵圓導(dǎo)向塊，同時(shí)，在中間也會(huì)裝有兩端焊有硬質(zhì)合金刀片的車刀，在最后面裝上一個(gè)鑄鐵套圈。在這樣的構(gòu)造下，加工時(shí)，刀桿就會(huì)裝在車床尾座的錐孔內(nèi)，同時(shí)，工件一端裝在卡槽內(nèi)，另一端也會(huì)用中心架作為支承[3]。

3 深孔加工的具體方法

除了在實(shí)際操作中，要根據(jù)深孔直徑的大小進(jìn)行不同方法的選擇。在深孔加工過程中，對(duì)于一些共有的問題，也要注意其共同的方法、步驟的選擇與運(yùn)用。

3.1 刀具的選擇

刀具的選擇，是深孔加工中，首先要進(jìn)行的步驟之一。因?yàn)樵跈C(jī)械加工過程中，由于機(jī)械不同，深孔表面的要求也不盡相同。刀具的選擇成功與否，直接關(guān)系著后續(xù)工作的進(jìn)行。因此，根據(jù)加工要求，選擇合適的加工刀具是十分必要的，直接關(guān)系到之后的加工工序。通常情況下，在深孔加工中，可能應(yīng)用的加工刀具主要有以下幾種：第一是麻花鉆，這主要是運(yùn)用于小直徑的深孔加工中。麻花鉆在機(jī)構(gòu)加工過程中應(yīng)用較為廣泛，也主要應(yīng)用在深孔加工初期的粗加工階段。第二是內(nèi)排屑鉆頭，由于在深孔加工過程中，一個(gè)很重要的問題是排屑問題。而利用內(nèi)排屑鉆頭在加工過程中，因?yàn)樽陨砉に嚨牟煌?，在進(jìn)行切削時(shí)，所產(chǎn)生的切屑更容易排出。相比其他刀具來說，可以很好地解決一部分排屑問題。第三是扁鉆，與一般其他加工工具相比，相對(duì)來說，扁鉆的結(jié)構(gòu)比較簡單，在操作過程中，容易操作，更適合硬度較高的鑄件加工[4]。以上提到的3種刀具，是在現(xiàn)代機(jī)械深孔加工中使用最為廣泛和普遍的刀具。

3.2 工藝路線設(shè)計(jì)與選擇

除了刀具的選擇之外，在機(jī)械加工過程中，工藝路線的設(shè)計(jì)和選擇，也十分重要。因?yàn)楣に嚲€路的設(shè)計(jì)與選擇是加工的主要思路，在整個(gè)深孔加工過程中，起著指導(dǎo)性的作用。深孔加工的工藝路線設(shè)計(jì)與選擇主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。首先，要對(duì)加工過程進(jìn)行分段。不同的加工時(shí)段，所需要的工藝也有極大的差異。這就需要根據(jù)實(shí)際的情況，選擇出最佳的工藝線路；其次，在深孔加工工藝路線設(shè)計(jì)時(shí)，也需要同時(shí)配合其他各項(xiàng)因素。在這一過程中，要結(jié)合深孔加工的方式、加工工具的選擇，確定出深孔加工的工藝路線；最后，合理有效地控制好深孔加工余量也是十分重要的。當(dāng)加工刀具的角度偏大或者偏小，都很難滿足深孔加工的需要。

3.3 切屑的處理

在深孔加工中，加工操作人員面臨的最為嚴(yán)峻的問題就是排屑問題。這部分工作主要是由于排屑通道長，且工作環(huán)境特殊所引起的。再加上切削產(chǎn)生的熱量大，排散熱難度較高使得切屑問題始終不能得到最大程度的解決。在排屑過程中，雖然內(nèi)排屑鉆可以很好地解決一部分排屑問題。為了有效排除深孔內(nèi)部的切屑，在進(jìn)行內(nèi)排屑深孔鉆時(shí)，可以盡可能地做到不與機(jī)械接觸，這樣就能夠使得已加工的表面質(zhì)量大大得到提升。但是，這種工藝的使用范圍也是有限的，因?yàn)槭墉h(huán)境影響，在實(shí)際運(yùn)用當(dāng)中，排屑工作開展難度還是很大，并且造價(jià)也相對(duì)較高[5]。

另外，隨著排屑技術(shù)的不斷發(fā)展。目前存在一種排屑方式，這種排屑方式主要是利用交錯(cuò)齒進(jìn)行作業(yè)。這種加工技術(shù)主要應(yīng)用于鋼件上，這種技術(shù)的刀片交錯(cuò)排列，這就使得切削可以從兩個(gè)喇叭孔來通入空心刀桿從而向外排出，起到很好的分屑效果，在這種情況下，刀具的受力相對(duì)均勻，鉆孔的實(shí)際效果也更好，更易保持直線，這就大大提高了鉆孔的質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語

機(jī)械加工中，深孔作業(yè)是一項(xiàng)十分重要的工作流程。在深孔作業(yè)中，無論是刀具的選擇，還是工藝的設(shè)計(jì)與選擇，以及最重要的切屑清理工作，都對(duì)深孔的最終效果有著十分重要的影響。這就要求在實(shí)際操作中，特別對(duì)以上幾點(diǎn)問題予以關(guān)注。同時(shí)，由于深孔本身的特點(diǎn)與特性不同，這也就使得在具體的操作中，要選擇適合的方法，最終才能達(dá)到滿意的效果。該文就是立足于深孔加工的特點(diǎn)，為不同直徑的深孔提出有針對(duì)性的方法，進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)。同時(shí)，也更加注重整體的流程和方法選擇。該文尤其針對(duì)不同直徑大小的深孔加工方法，進(jìn)行分類和解釋，更加明確了在機(jī)械過程中深孔加工方法的選擇。

但是，由于篇幅所限，該文所提出的方法，未能得到更加細(xì)致的闡述。這就要求今后的文章中，對(duì)方法的描述方面更加細(xì)致。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉威.機(jī)械加工過程中的深孔加工方法探究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014（5）：84.

[2] 李淑彩.小直徑深孔的常用加工方法[J].新技術(shù)新工藝，2011（3）：6-7.

[3] 陳昭蓮.加工大直徑深孔的新方法[J].機(jī)械，2003（30）：231-233.

[4] 王貴德.機(jī)械加工過程中的深孔加工方法探究[J].科技向?qū)В?015（5）：200.

[5] 賀鵬.淺析機(jī)械加工過程中的深孔加工方法[J].科技創(chuàng)新與運(yùn)用，2013（24）：17.

[6] 孟濤.機(jī)械加工過程中的深孔加工技術(shù)分析[J].科技向?qū)В?013（9）：161.