淺析機械加工過程中的深孔加工方法

摘 要：隨著科學技術的飛速發展，各行業對于機械加工過程中鉆孔的加工技術和質量的要求也越來越苛刻，對于方法的研究越來越深入。這其中面臨的最為嚴峻的問題就是深孔加工的問題。深孔加工屬于加工工藝中最為復雜的組成部分，深孔一般是指長度和直徑的比值大于五的孔，屬于半封閉式切削加工工藝的一種，相比于其他工藝而言，條件更為惡劣，施工難度也更大。對于長徑比大于二十的深孔而言，宜采用麻花鉆在普通鉆床和車床上加工。文章在闡述深孔鉆削中常見幾大問題的基礎上，對于冷卻、潤滑、切屑處理等環節進行了淺要的分析。

關鍵詞：機械加工；深孔加工特點；設備方法

1 深孔鉆削的特點

深孔鉆削中最為主要的部分就是刀具的選擇，按照工作條件、工藝技術和施工特點等方面的原因進行分類，可分為單刃外排屑深孔鉆，俗稱槍鉆，包括BTA深孔鉆和噴吸鉆在內的內排屑深孔鉆、套料深孔鉆、深孔鏜。

目前比較常見的深孔加工問題主要體現在排屑、導向、散熱三個主要方面，主要的表象問題集中在以下幾個方面：首先是在鉆孔過程屬于半隱蔽作業，刀具切的觀察難度比較大，整個過程中，信息收集多半只能依靠聲音、切屑的狀態、油表、電表等儀表設備、膜振動等表象來判斷切削過程是否順利進行。其次，受到深孔樁自身條件的約束和限制，孔的長徑比通常比較大，鉆桿的外觀細而長，這就直接決定了鉆桿的剛度不會很高，在運作過程中抗振動性較低，鉆桿在下鉆的過程中經常出現跑偏的現象，因此，在深孔的鉆削過程中，對于支撐和導向的要求通常都很高。再次，由于在切削過程中，排屑的難度很大，對于判斷方面的要求也更高，必須得到可靠的保證，在切屑的形狀、長度各方面都要加以有效的控制，一旦發生切屑堵塞，不能得到有效的清除，則會對鉆孔刀具造成嚴重的損壞。受到鉆桿的限制，能夠用于排屑的空間很大程度的受到壓縮，加上鉆孔內芯片的限制，環境條件變得更加惡劣，難度也隨之加大，因此有時不得不采取強制排屑的方式。最后，則是散熱的問題。在切削的過程中，由于空間有限，產生的熱量不易排出，如不采用有效的散熱手段，就會給整個鉆孔過程帶來很多麻煩。

2 鉆孔過程中的冷卻潤滑工作

對于深孔工藝而言，如何能使鉆削過程中冷卻潤滑系統平穩可靠的發揮作用，是保證工作效率至關重要的環節之一。冷卻液、潤滑液的合理選擇使用對工程的質量、刀具的保護、工作效率都有著重要的意義。冷卻液和潤滑液在深孔加工工藝中，不僅起到了冷卻潤滑的作用，在沖刷、減震、消音等方面的作用也同樣不容忽視。鉆削的過程中產生的抗力和阻力很大，克服這些阻力使得工作能夠順利的完成，就會消耗很多能量，與此同時，切向和徑向的力同時作用在導向塊上，和孔壁之間產生摩擦，產生摩擦能量。這些能量最終都會轉化成切削熱，這些熱主要還是靠冷卻液將其帶走。除此之外，冷卻液的存在，能夠使得導向塊和孔壁之間形成一種系統的液壓支撐體系，有效的降低導向塊的摩擦，將功率的額外消耗降低很多，在節能減排方面貢獻顯著。在清屑方面，冷卻潤滑液主要是通過壓力和流量強度的作用，利用冷卻液將工作區內的切屑沖刷出來，實現清理排屑，保證鉆孔工作順利進行。由于在工作區域的內部以及鉆桿內外都會充滿具有壓力的油性液體，能夠有效的減少摩擦作用和切削運動，一定程度上控制振動，避免噪音的產生。

3 深孔加工過程中清屑的處理

深孔加工的過程中，深孔鉆排屑一直是比較棘手的問題之一，它的完成程度，直接影響機械的使用進度和施工進度，特別是內排屑鉆，又稱為環孔鉆，這種工藝排屑的空間受環境影響較大，只有面積有限的環形區域可供使用，所以排屑工作開展難度很大。從切削的角度出發，排屑問題主要和分屑、斷屑和清屑三方面有著密不可分的聯系。包括形狀、寬窄、卷曲程度、長度大小等個方面的切屑性質都直接影響著排屑工作的最終完成質量。由此可見，深孔加工中面臨最為嚴峻的問題就是排屑問題。這部分工作普遍具有排屑通道長，工作長期處于半封閉狀態，切削產生的熱量大，排散熱難度較高等特點。因此要對深孔鉆置備充分的冷卻和排屑系統。內排屑深孔鉆優點很多，最主要的是其具有外冷內排屑及自身導向，能夠加工直徑在六到八十毫米范圍內的深孔。在工作的過程中，工件首先旋轉，鉆頭借助矩形螺紋，與鉆桿實現連接，封油頭在刀架的帶動之下，使得導向裝置得以鉆入到工件當中。內排屑深孔鉆進行時，切屑在鉆桿內部實現排除，并不與工件的表面發生正面的接觸，這樣能夠使得已加工的表面質量大大得到提升。因為鉆桿外徑比外排屑鉆大，剛性得到了提高的同時能夠加大供給量，鉆孔效率能夠得到提升。其實質的原理，就是切削液在較大壓力的作用下，從孔壁和鉆桿的外表面尋覓出空隙，進入到切削區的冷卻潤滑部分，將前段的切屑孔沖入到鉆桿內部，并向后實現排出。這種方式具有排屑難度小，冷卻效果好等特點，同時在穩定鉆桿能力方面比較強。但由于要在內部設置一套內排屑的供液系統，造價方面相對比較高。

4 深孔加工中的設備運用

深孔加工都是通過深孔專用設備完成的，主要的運動形式是工件的旋轉，輔以刀具的軸向直線進給運動，使得加工工藝能夠完善。這其中最為主要的環節就是對機床的應用。機床作為整個加工工藝的核心環節，主要由主軸箱、進給箱、刀具的夾緊裝置、機床主體、中心架和移動式的輔助支架組成。主軸箱的主要作用在于支撐主軸，使得轉速能夠在各級之間完成轉換，卡盤和撥盤等附屬零件通常安裝在主軸的靠右端，軸多設置為空心，內部有錐孔，這樣可以給裝夾細長料棒提供最為有利的設置環境。進給箱的主要通過絲杠，將電機運動所產生的能量傳遞給刀具，使其能夠完成直線運動。加緊裝置用來裝夾鉆桿，螺母緊緊的連接在一起，在絲杠帶動下，鉆桿延軸線方向完成工作。床身整個機床的基本構成部分，是把各部件有效連接在一起的核心環節，除了能夠保證各部件處于各自正確的位置之外，還能將各部分的職能串聯協同工作。床身上設有供刀架和支撐架移動的導軌，床身下設置床腿，床腿起到支撐作用，固定在地基上，保證整個系統的穩定。一些規模有限的單位，設備選擇方面不能完全采用深孔專用的設備，這種情況下可以采用臥式的車床取而代之。以臥式車床上加工油缸缸套深孔為例，通常采用一夾一支的裝夾方法，一端由四爪單動或其他種類的卡盤夾緊，另一端用中心架實現支承。深孔加工刀具裝夾在專用刀架上，專用刀架安裝在滑板上。車削進行工作時，車床主軸帶動工具進行旋轉，滑板帶動刀具進給，完成深孔的加工程序。

輸油器也是深孔加工重要的組成環節，主要作用在于保證對刀，使得切削液能夠順利進入到智能區域，使得切屑能夠在液壓的作用下順利排出，主要設置在工件和鉆頭相互接觸的部分。與此同時，內排屑方法鉆孔的冷卻液滲漏問題一直得不到有效的解決，應該給予足夠的重視，這就要求輸油器的封閉達到一定的標準和要求。輸油器和導向架之間通過封閉墊緊密的連接在一起，泄漏問題就能得到有效的控制。與此同時，輸油器和鉆桿的接觸面，支承架工件端面之間的密封采用密封圈來實現，目前來看效果顯著。

5 結束語

對于深孔加工工藝而言，技術水平、施工方法、設備水平都是提高質量十分重要的組成環節，各環節的處理工作都是緊密聯系在一起，而不是單獨存在的，只有全方位的進行改良，才能夠使機械加工中深孔加工得到長足的進步和發展。

參考文獻

[1]王先逵.機械制造工程學[M].北京：清華大學，1989.

[2]王峻.現代深孔加工技術[M].哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，2005.