基于機(jī)械加工的深孔加工技術(shù)

張傳勇，劉海川，張 媛

（中國(guó)石油集團(tuán)濟(jì)柴動(dòng)力有限公司，山東濟(jì)南 250300）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)機(jī)械加工制造領(lǐng)域，各種加工技術(shù)層出不窮，深孔加工是一種應(yīng)用較多的加工手段。在當(dāng)前工業(yè)化與機(jī)械化快速發(fā)展的背景下，人們對(duì)深孔加工提出了更高的精度要求，以提高機(jī)械加工產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，深孔加工技術(shù)的應(yīng)用中，有關(guān)人員需要遵守相應(yīng)的加工要點(diǎn)，對(duì)有關(guān)的影響因素等加以科學(xué)控制，減小深孔加工誤差，保證其加工的機(jī)械等能夠達(dá)到使用的標(biāo)準(zhǔn)。

1 深孔加工介紹

深孔加工主要是針對(duì)孔深L 與孔徑d 的比值而言的，當(dāng)L與d 的比值在5 以上時(shí)，這種類型的加工就是深孔加工，反之，為淺孔加工。例如，油缸孔、軸向油孔等都屬于深孔加工的范疇，由于不同的機(jī)械設(shè)備對(duì)于孔的精度不同，在深孔加工過(guò)程中，需要根據(jù)加工精度要求，做好相應(yīng)的質(zhì)量控制。深孔加工技術(shù)應(yīng)用中，刀桿受到孔徑因素等限制，使得在切削過(guò)程中極易出現(xiàn)振動(dòng)等現(xiàn)象，導(dǎo)致深孔表面粗糙度不符合加工要求。此外在深孔加工過(guò)程中，其切屑的排除也具有一定困難，在加工過(guò)程中必須應(yīng)用科學(xué)的處理手段，避免出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象。

2 機(jī)械加工中深孔加工的特征

2.1 深孔加工難度大

深孔加工屬于半隱蔽式的加工方式，主要是由于其加工過(guò)程多是在全封閉或半封閉的狀態(tài)下操作。這種相對(duì)封閉的加工環(huán)境，使得相關(guān)人員在加工過(guò)程中無(wú)法及時(shí)掌握成孔過(guò)程的具體情況，在這種情況下，深孔加工的操作難度相對(duì)較高。操作人員在切削過(guò)程中因無(wú)法真實(shí)掌握內(nèi)部具體情況，只能通過(guò)聲音等來(lái)進(jìn)行相關(guān)判斷，這就使得深孔加工的精度控制、技術(shù)操作等都相對(duì)較高，對(duì)操作人員有著極高的專業(yè)性要求。在打孔過(guò)程中，摩擦產(chǎn)生熱量，鉆桿溫度在此過(guò)程中呈現(xiàn)逐步上升的過(guò)程，溫度升高極易引發(fā)鉆桿的變形等，從而影響加工精度，再加上其散熱困難，為保障加工質(zhì)量，必須做好散熱處理。

2.2 排屑方式方面

深孔加工技術(shù)下，存在的一個(gè)突出問(wèn)題就是其排屑相對(duì)困難，這種現(xiàn)象在一些細(xì)鉆孔中的表現(xiàn)更為明顯。由于深孔加工技術(shù)的特殊性，在加工過(guò)程中，只有當(dāng)碎屑導(dǎo)出以后，方可進(jìn)行后續(xù)加工作業(yè)。因此，排屑困難嚴(yán)重影響深孔加工的整體效率。為保障加工質(zhì)量，在加工過(guò)程中，有關(guān)人員必須具備極高的專業(yè)素質(zhì)，能夠精準(zhǔn)進(jìn)行孔內(nèi)碎屑數(shù)量與深度等的判定。為保障排屑順利，在切屑過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)碎屑長(zhǎng)度、形狀等的控制，以方便排屑，避免出現(xiàn)堵塞等問(wèn)題，一旦發(fā)生堵塞現(xiàn)象，會(huì)損壞刀具，加工質(zhì)量大大降低。

2.3 運(yùn)動(dòng)方式較為復(fù)雜

深孔加工過(guò)程中，其運(yùn)動(dòng)方式具有一定復(fù)雜性，主要表現(xiàn)在多種工件、刀具等可以實(shí)現(xiàn)各種組合等，使得其運(yùn)動(dòng)方式具有多樣性。在實(shí)際加工過(guò)程中，有關(guān)人員要根據(jù)深孔加工的需求，來(lái)選擇合適的運(yùn)動(dòng)方式。在深孔加工技術(shù)下，工件固定而刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)給、工件旋轉(zhuǎn)進(jìn)給而刀具靜止等是應(yīng)用較多的運(yùn)動(dòng)方式。

3 機(jī)械加工的深孔加工技術(shù)措施

3.1 深孔加工的工藝路線選擇與設(shè)計(jì)

深孔加工技術(shù)下，為保障良好加工質(zhì)量，有關(guān)加工人員需要在加工前，根據(jù)加工需求，科學(xué)設(shè)計(jì)與選擇加工工藝路線，為深孔加工創(chuàng)造良好條件。深孔加工一般包含粗加工、半粗加工等階段，在不同階段，往往存在著加工技術(shù)等的差異性。設(shè)計(jì)、選擇加工工藝路線，還需要充分考慮機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)等因素，保證加工方法選擇的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的優(yōu)化與調(diào)整，盡量將加工誤差等控制在誤差允許的范圍內(nèi)。

3.2 深孔加工的刀具及設(shè)備

在深孔加工技術(shù)下，為保證其加工精度，加工過(guò)程中必須根據(jù)加工的具體工藝，選擇相關(guān)設(shè)備，保障刀具等配備的科學(xué)性。深孔加工工藝的完善，需要始終保持有關(guān)工件與刀具等維持直線運(yùn)動(dòng)，使得有關(guān)刀具可以與工件配合，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。深孔加工中，機(jī)床、刀具等是主要設(shè)備，在加工過(guò)程中必須要保障機(jī)床、刀具等符合加工需求。機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，主軸會(huì)帶動(dòng)工件進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，滑板帶動(dòng)刀具進(jìn)給，使得深孔加工工作可以順利進(jìn)行。導(dǎo)向架、輸油器等也是深孔加工中必不可少的設(shè)備，在加工過(guò)程中承擔(dān)著重要作用。

此外，刀具是影響深孔加工質(zhì)量的重要因素，在深孔加工中，刀具類型相對(duì)較多。例如，內(nèi)排屑鉆頭、外排屑深孔鉆、噴吸鉆和麻花鉆等。在實(shí)際加工過(guò)程中，有關(guān)人員要根據(jù)加工實(shí)際需求，合理選擇刀具。

（1）內(nèi)排屑鉆頭。切削過(guò)程中所產(chǎn)生的切屑由鉆桿中心排出，切削液由工件壁、鉆桿外圓流入，鉆桿與鉆頭由螺紋實(shí)現(xiàn)了良好的連接處理。

（2）外排屑深孔鉆。這種鉆頭刀面角度為0?，使得加工過(guò)程中可以順利進(jìn)行相關(guān)操作。高壓油依次進(jìn)入鉆桿、腰孔和切削區(qū)等，使得碎屑最終由工件壁、導(dǎo)槽等排出。外排屑深孔鉆刀具的鉆尖與軸線存在一定角度，為碎屑排出提供了便利。

（3）噴吸鉆。刀具切削主要由切削液的噴射效應(yīng)形成，該刀具有兩根管，大量切削液也可以實(shí)現(xiàn)從內(nèi)外管空隙向鉆頭前的流入，使得碎屑可以及時(shí)排出。該刀具使用起到了良好的潤(rùn)滑、導(dǎo)向與冷卻功能，大大提高了鉆削效率。

（4）麻花鉆。這種刀具一般在粗加工階段的應(yīng)用較多。

（5）扁鉆。該刀具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，一般應(yīng)用于硬度相對(duì)較高的工件加工中，加工工序相對(duì)簡(jiǎn)單。

3.3 深孔加工的定位

深孔加工技術(shù)中，只有保障定位的準(zhǔn)確性，方能進(jìn)行后續(xù)成孔加工操作，因此，精準(zhǔn)定位是基礎(chǔ)。要提高機(jī)械產(chǎn)品加工的整體質(zhì)量，必須要在加工開(kāi)始前，做好相應(yīng)定位工作，保障定位的準(zhǔn)確性，降低定位誤差。如果出現(xiàn)定位誤差，就會(huì)導(dǎo)致后期所有的加工工作受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致最終加工的機(jī)械產(chǎn)品存在嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。如果在深孔加工過(guò)程中，有關(guān)人員不重視孔的定位，就會(huì)嚴(yán)重影響后續(xù)所有的加工操作環(huán)節(jié)。因此，深孔技術(shù)應(yīng)用中，最為關(guān)鍵的是要保障孔定位的準(zhǔn)確性。在定位過(guò)程中，錐面定位是一種最為常用的定位方式，在回旋體、管坯鏜孔、中小直徑孔等加工中，這種定位方式能夠取得理想的定位效果。例如，在回旋體定位過(guò)程中，一般將安裝面作為定位基準(zhǔn)。在中等直徑孔的加工過(guò)程中，其錐面定位效果更為理想。外錐面定位常常被應(yīng)用于小孔徑的槍鉆加工等環(huán)節(jié)。大直徑深孔的定位中，外圓法應(yīng)用更為普遍，這種定位方式下，安裝面、正面、定位面等的加工都在外圓內(nèi)進(jìn)行，并且為同心圓。

3.4 冷卻潤(rùn)滑的選擇

由于深孔加工的環(huán)境條件基本為封閉狀態(tài)，這就使得在加工過(guò)程中，存在散熱慢的問(wèn)題。一些零件的溫度急劇上升，對(duì)正常加工產(chǎn)生不利影響。因此，為維持正常的加工工序，在應(yīng)用深孔加工過(guò)程中，必要情況下需采用一定降溫處理方式。例如，可以應(yīng)用冷卻液、潤(rùn)滑液等來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫處理，保障機(jī)械加工的整體質(zhì)量。深孔加工過(guò)程中，溫度的急劇上升往往是由摩擦產(chǎn)生，冷卻潤(rùn)滑在一定程度上可以減弱摩擦的不利影響。

3.5 深孔加工過(guò)程中的切屑處理工作

深孔加工技術(shù)條件下，封閉的加工環(huán)境使得切屑的排出相對(duì)困難，主要是加工過(guò)程中受到空間條件的影響。在深孔加工過(guò)程中，只有當(dāng)切屑完全排出以后，方可進(jìn)行后續(xù)加工操作，由于切屑排出的難度系數(shù)較大，因此，嚴(yán)重影響機(jī)械加工效率。如果切屑沒(méi)有及時(shí)排出，會(huì)出現(xiàn)堵塞甚至部件損壞等情況，影響正常加工工序。為此，深孔加工技術(shù)要注重對(duì)冷卻與排屑的處理。例如，可以在鉆桿內(nèi)進(jìn)行排屑，減小孔壁與刀具之間的摩擦力，加快排屑速度。

4 結(jié)束語(yǔ)

深孔加工工藝是機(jī)械加工中一種極為常見(jiàn)的加工方式，與其他加工方式相比，這種加工方式相對(duì)復(fù)雜。由于其本身存在切屑排除困難、升溫等問(wèn)題，嚴(yán)重影響機(jī)械加工質(zhì)量。因此，在應(yīng)用深孔加工工藝時(shí)，必須要做好有關(guān)的定位、冷卻等處理，保障加工效率，提升機(jī)械加工精度。