基于机械加工的深孔加工技术探析

隋少玲

摘要：在机械加工中超30%的部分需要进行孔加工，其中深孔加工占据孔加工比例的40%，因此深孔加工是机械加工的重要形式之一。深孔加工工艺特殊，无法直接观察到孔内部的情况，因此必须合理选择和设计孔加工的技术和工艺。文章对深孔加工技术相关内容进行简述，并对其中的关键工艺和过程进行分析，指出深孔加工技术中应当注意的技术要点。

关键词：机械加工；深孔；加工技术

1深孔加工技术的技术特点

1.1深孔加工技术难度大

首先，绝大部分的深孔加工在半封闭或者是全封闭的环境下实施，因此，加工切削以及走刀等问题工作人员无法直接的进行观察；其次，通常来说，深孔的半径与孔深两者之间的比值比较大，正因如此，容易出现金属屑难以排出堵塞孔洞的情况；最后，过长的钻头所导致的问题是会大幅度的降低钻头的刚性，以至于出现偏孔或者是抖动等方面的问题，也就难以有效的保障深孔加工的精度；此外，孔洞加工散热问题的影响，封闭环境下孔洞内温度上升会导致钻头的磨损。

1.2运动方式本身具有特殊性

在深孔整个加工过程之中，工件以及刀具两者之间可以采用多种相互运行的方式，其中，就包括工件转动同时刀具进给；工件固定同时刀具进给以及二者以相反方向运行进给等，如何选择不同的运动方式是深孔加工技术使用的重点问题之一。

1.3深孔加工排屑问题

深孔加工中排屑问题也是应当重点关注的问题之一，排屑方式主要分为两种，第一种是外排屑，在孔心钻杆处倒入冷却液，将切屑从切削区清理出；第二种是内排屑，在孔和钻杆外壁处倒入冷却液，将切屑从切削区域带出。在实际加工过程中一般优先考虑内排屑加工方式，因为该方式不会造成孔壁二次摩擦，钻杆刚性较高更不会影响孔洞的表面质量。

2深孔加工中冷却润滑液的作用

深孔加工中，冷却润滑液不仅要快速去除钻孔过程中产生的热量并润滑刀具和工件，减小两者间的摩擦，更主要的是要用具有一定压力和流速的冷却液来冲走切屑，以达到排屑的目的。切屑容易堵塞排屑通道，影响刀具正常使用。如果堵在钻头排屑孔位置，还会挤压刀片，造成崩刃影响切削加工。孔中的热量积累会使钻尖卷曲，产生积屑瘤，导致切削刃变钝，使它“犁”过工件，造成钻头钻尖折断，刃口崩缺。冷却液能维持钻尖处于一个适宜的工作温度，还能保持工件润滑，形成一种阻尼力。润滑有助于钻尖保持其锋利，并延长寿命。

2.1冷却作用

钻削加工中，因为孔的深度大，会在加工中产生较大的抗力和阻力，为克服这些阻力顺利完成加工则会消耗较多的能量。切向和径向的力同时作用于导向块时，孔壁和刀具会产生摩擦，摩擦生热，使温度升高，切削热难以发散。切削过程中一般有80%的切削热被切屑带走，而深孔钻削只有40%，传导给刀具的热量占切削热的比例较大，热量扩散迟，易过热，刀口温度可达600℃。钻削温度过高时，不仅会加剧刀具磨损，降低生产效率，还会影响刀具的加工性能，降低工件加工精度和加工表面质量，因此必须采取有效的冷却方式来解决散热问题。切削液性能的好坏取决于其传热系数、比热容、气化热、气化速度、流量、流速及本身温度等。在刀具材料耐热性较低、工件材料热膨胀系数较大或导热性很低的情况下，切削液的冷却作用显得尤为重要。一般来说，水溶液的冷却性能最好，乳化液次之，油类最差。

2.2排屑作用和润滑减振作用

深孔加工由于孔深且排屑路线长，容易发生切屑堵塞，造成钻头崩刃。因此，需要对切屑的长短和形状进行控制，而冷却液可以通过压力和流量来帮助清理切屑。可以利用冷却液将工作区域的切屑冲刷到加工区之外，实现顺利排屑，保证成孔过程的顺利进行。切削液渗入到刀具、切屑和加工表面之间，形成薄薄的一层润滑膜或化学吸附膜，从而起到润滑作用，减少它们之间的摩擦，减轻粘结现象并抑制积屑瘤，改善孔壁质量。润滑效果主要取决于切削液的渗透能力、吸附成膜的能力和润滑膜的强度。在切削液中加入不同成分和比例的添加剂，可改变其润滑能力。切削液的润滑效果还与切削条件有关。切削速度越高，切削厚度越大，工件材料强度越高，切削液的润滑效果就越差。

2.3对加工孔直线度的影响和清洗防锈作用

由润滑力学中非牛顿流动的普遍Reynolds方程可知，深孔加工直线度误差与切削液入口压力、钻杆转速、涡动及挤压密切相关。切削液的流动可冲走切削区域和机床导轨上的细小切屑及脱落的磨粒，对磨削、深孔加工和精密加工十分重要。切削液的清洗能力与其渗透性、流动性及使用的压力有关，同时还受表面活性剂性能的影响。表面张力低、渗透和流动性好的切削液清洗效果更好。为此，往往需要提高乳化油中表面活性剂的含量，并加入少量矿物油，然后加水稀释成半透明的乳化液或水溶液。在切削液中加入防锈添加剂后，可以在金属材料的表面形成附着力很强的一层保护膜，或与金属化合形成钝化膜，对工件、机床、刀具都能起到良好的防锈和防蚀作用。

3机械加工中深孔加工技术要点探析

3.1设计并选择工艺路线

第一，工艺路线指导机械加工的各个流程，深孔加工同样如此。在工艺路线的设计和选择上首先要考虑其加工方法以及刀具实用性，根据零件特点、材料性能选择相应的加工技术和加工工艺流程；第二，划分零件加工的过程，包括粗加工、精加工以及光整加工等，合理的加工工艺程序能够有效提高零件的加工效率以及加工质量；第三，在选择工艺路线时，除了要考虑孔洞的结构特点，还要对加工设备本身的特点加以充分的考虑，近些年，在科学技术发展的背景下，深孔刀具技术日益的改进与完善，深孔加工技术迈向了精细加工的层次。对深孔加工流程进行优化能够避免装夹误差；最后，严格的控制好加工余量。较之于普通类型的孔洞，深孔零件的余量会有所增加，与此同时，由于刀具类型以及角度有所不同，相应的余量也千差万别，比如，较之于多刃铰刀，单刃铰刀的余量明显要多得多。

3.2挑选加工刀具

（1）扁钻：扁钻有整体扁钻以及装配扁钻两种类型，其中，整体扁钻的特点是结构较为的简单，且生产加工难度不高，在高硬度锻件以及铸件中应用较多。而装配扁钻的特点是灵活性良好，且更换速度较快，易于进行切削液的导入，有着广泛的应用，在自动化加工技术中应用较多。（2）麻花钻：麻花钻是一种应用范围最广的加工刀具，尤其是在粗加工环节中使用麻花钻的施工效率较高。（3）内外排屑深孔钻：内排屑钻头用螺纹连接钻头与钻杆，工作过程中将高压切削液自钻杆外缘注入，将切削从钻杆中引出；外排屑深孔钻为单双刃深孔钻，在钻杆孔内倒入高压油，在碎屑区域将碎屑从V型的导槽内排出，外排屑深孔钻的钻刀面为0°，便于刀具工作并且外排屑深孔钻没有横刃，钻孔中钻尖圆锥性能够切断碎屑，帮助碎屑的排除。

结束语

通过上述分析，深孔加工指的是深度孔径比在5以上的机械加工，对于此类机械加工有必要采用深孔加工技术，而且该工艺技术的本身难度较大，成孔工作复杂并且加工过程受多种因素影响可能性大，其中孔深就会严重影响加工工艺的变化，比如，如果刀杆比较细长且刚性不高，会造成钻削发生抖动偏移现象，因此，在深孔加工中对于各种加工工艺以及加工技术的特点要加以充分的考虑，合理选择加工措施。在深孔加工处理过程中要提高对施工技术以及操作细节的重视，包括从工艺路线选择到排屑方式确定的各个环节，只有这样才能够保证工艺加工的质量和效果，达到深孔加工的目标和要求。

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