浅析深孔加工技术

摘 要：随着机械行业的高速发展，需要深孔加工的产品数量越来越多，如何保证深孔加工的质量已成为当前迫在眉睫的课题。深孔加工一直是孔加工难点，由于深孔是半封闭切削加工，不能直接观察成孔的过程和内部情况，所以必须对其工艺进行合理选择和设计。

关键词：深孔钻几何形状;冷却;排屑

所谓深孔，是指孔深与孔径之比大于5的孔。深孔分为一般深孔（L/d>20～30）和超深孔（L/d>30～100）。深孔加工包括深孔钻削和深孔车削两部分。深孔加工之所以困难，是因为刀具细长、刚度差，孔的形状精度不易保证;孔的深度较深，冷却及排屑极不顺畅;切削温度不易下降，从而造成刀具磨损、损坏加剧，且不便观察的加工情况。因此，深孔加工需要解决的关键问题是正确选择、使用深孔刀具，以合理的压力和流量输送切削液，保持稳定、良好排屑。

1 深孔加工的特点

1.1深孔加工特点及主要关键技术

（1）产生偏移与振动。由于孔的深度与直径比比较大，钻杆细长、刚度差，加工时容易产生偏移及振动，因此孔的精度及表面粗糙度较难保证。

（2）切屑容易堵塞。由于切屑多并且排屑通道长，若不采取必要措施，随时可能由于切屑堵塞而导致钻头损坏。

（3）钻头磨损严重。由于钻头在近似封闭的状态下工作，热量不易散出，所以钻头磨损严重。

（4）冷却和润滑。深孔加工中冷却润滑系统工作的可靠性对加工质量、刀具耐用度和切削效率等有着极大影响。

通过分析得出：深孔加工的关键技术是深孔钻的几何形状和冷却、排屑问题。一般深孔加工应选取切削效果好的内排屑深孔钻、外排屑深孔钻、喷吸钻、深孔镗刀、浮动镗刀、浮动铰刀等深孔加工工具。注意控制切屑形状，使其容易折断;采用适宜的切削液，使之有一定的压力，使切削区域充分冷却和润滑，同时又利于排屑;解决好导向问题，以减少振动，保证孔的直线性和表面粗糙度要求并防止刀具损坏。

1.2深孔加工方法的选择及注意事项

深孔加工的方法有许多种，可根据孔的尺寸大小、精度要求等选择使用。

（1）深孔钻削。根据加工需要选择适当的深孔钻进行钻削，深孔钻主要有：

1）单刃外排屑小深孔钻，它适宜钻削Φ3～Φ20㎜的孔，精度达IT8～IT10，表面粗糙度Ra值0.5～1.25um，孔的直线性好。

2）错齿内排屑深孔钻，适合直径为20～60㎜的深孔加工，精度可达到IT8～IT10，表面粗糙度Ra2～5um，孔的直线度为0.25㎜/1000㎜，且能成数倍提高钻孔效率。

3）喷吸钻，适于加工Φ20㎜～Φ65㎜的一般深孔，精度可达到IT8～IT10，表面粗糙度值为Ra5～0.32um，孔的直线性较好，能达到0.1㎜/1000㎜。生产效率较麻花钻提高5～10倍，高于一般外冷却内排屑钻，而且适应范围广，操作、调整比较方便、安全，切屑液不四处飞溅。

4）套料钻，套料钻切下的金属层少，效率高，节省刀具和动力消耗，在重型机械制造中应用较多，适用于直径大于60㎜的孔加工。

（2）深孔钻钻削应注意的问题

1）钻削深孔前，应预钻出导向孔或使用导向套，导向套轴线应与主轴轴线相同。

2）钻杆、钻头连接部分的多线矩形螺纹，牙高不宜过深，一般为0.5～1.5㎜，螺纹升角为5°左右，便于更换、装拆钻头。

3）导向块与工件接触部位应用油石打磨圆滑，不允许留有锐角、毛刺。

4）钻头主切削刃上生成积屑瘤，将使切屑时断时续甚至不易折断。增大切削液压力可排除积屑瘤。

5）钻削中发现屑形杂乱、切屑堵塞，应立即停钻，仔细查找原因并予以排除。

6）调整机床各部分间隙，主轴的径向跳动和轴向窜动不大于0.01㎜;床身导轨在水平面和垂直平面上的直线度误差不超过0.02㎜。

2 车削深孔的步骤及注意问题

2.1车削深孔的步骤

钻孔→扩孔→车或镗孔→精加工。先用深孔钻钻孔，再用带有导向块的扩口刀进行扩孔。精度要求不太高的深孔先用深孔刀粗车，粗车后用浮动镗刀精车。精车分两次进行，半精车→精车。镗孔前应先用手扶正刀块并作少量浮动，使刀块顺利进入孔内切削，切削速度3～7m/min，进给量0.1～0.25㎜/r，并充分加注切削液。精车时在精镗刀导向头接近刀具部位扎缠亚麻布，缠绕直径大于孔径尺寸2～4㎜，表面涂抹机油。使用拉镗的方式进行加工，切削液经导向头前端的斜小孔进入切削区域。对于精度和表面粗糙度要求较高的深孔，用中等硬度粒度80号～100号的油石做珩磨头粗珩磨，粒度150号～180号精珩磨。钢类工件选刚玉类磨料，铸铁类工件选黑色碳化硅磨料。

2.2车削深孔应注意的问题

增加工件的刚度和刀杆的强度，并保证车床主轴回转中心、中心架支撑中心及刀杆支持部件的中心同轴。浮动刀块与刀槽的配合间隙不大于0.02㎜，两刀刃位置必须在工件孔的对分线上，并与车床主轴回转线平行。半精加工后的余量不宜过大，一般在0.05～0.2㎜左右，形状位置精度达到图样要求，为精加工创造良好条件。随时注意观察加工过程的各种现象，及时检查，发现问题要采取相应措施。加压送给切削液，使冷却润滑充分，并借以朝预定方向冲走切屑。

3 深孔工件加工步骤实例

3.1一夹一顶装夹，用三爪自定心卡盘夹紧毛坯一端并校正外圆，校正后在另一端钻中心孔，用回转顶尖顶紧，粗车Φ50㎜外圆，留余量1.2～1.6㎜，其余外表面按名义尺寸车削。

3.2粗车Φ20+0.01㎜处内孔，用Φ19㎜钻头进行钻削，并车出内倒角。然后将零件调头装夹并校正，用Φ24㎜钻头钻削Φ25+0.021㎜处及Φ27㎜内孔。

3.3以Φ80㎜外圆为装夹基准，以内孔的内倒角为支撑基准，精车Φ50㎜外圆。

3.4精车内孔。外圆车削后，靠尾座一端用中心架，并垫上0.5～1㎜的铜皮来支撑零件的外圆，然后退回尾座，进行精车内孔Φ20+0.010㎜;在车削过程中，中心架支撑处要充分浇注冷却润滑液。

3.5将零件调头装夹并校正，偏摆不大于0.01㎜，精车内孔Φ25+0.021㎜处及Φ27㎜，装夹零件用四爪单动卡盘，以便调整校正，零件的另一端用中心架支撑。先半精车内孔Φ25+0.021㎜处为Φ24.5㎜，避免在车削内孔Φ27㎜时划伤内孔Φ25+0.021㎜处的表面。车削内孔Φ27㎜时，避免让刀，应多次反复进给车削，消除让刀间隙。Φ27㎜尺寸在中间位置不易直接测量，可以Φ24.5㎜为测量基准，按中滑板的刻度值控制尺寸，最后精车内孔Φ25+0.021㎜处，使之符合精度要求。

4 结束语

车削深孔除冷却、排屑困难，刀具磨损加剧，难以掌握、控制切削情况外，刀杆刚度差容易折断，深孔进、出口处常会出现波纹、锥形或孔径变大缺陷，导向垫与孔壁“咬死”而造成废品是加工中常见的问题。特别是孔径小、孔较深、精度和表面粗糙度要求较高的孔加工，车削深孔的技术难度相当大。在以后的工作中，还要不断探索，不断领悟，熟练掌握深孔加工时如何正确选择、使用深孔刀具，以合理的压力和流量输送切削液等这些需要解决的关键问题，不断提高深孔加工的工艺水平。

参考文献：

[1]车工（高级），中国劳动社会保障出版社。

[2]车工工艺与技能训练，中国劳动社会保障出版社。

作者简介：

杨晓东（1971.03—），男，汉族，籍贯：辽宁省葫芦岛市，专科，一级实习指导教师，研究方向：机械加工。