1 機械加工中深孔加工的特征分析機械加工中的深孔加工是針對孔深與直徑之比（L/d≥5）較大的孔進行鉆孔加工，因為孔的深度大直徑小，因此工藝特征也較其他普通孔有所差異，特征如下：
1.1 加工難度大：深孔加工的過程多數(shù)都是在半封閉和全封閉的工況，不能直接觀察刀具切削的過程和走刀的情況；深孔加工因為半徑和孔深比例差異大，因此形成的金屬屑不易排出，容易堵塞而影響加工；鉆頭長度大剛性也就低，容易出現(xiàn)抖動和偏孔的情況，且表面精度不易保證；散熱也是影響加工的重要因素，相對封閉的孔內(nèi)易導(dǎo)致溫度升高而造成鉆頭磨損。
1.2 運動方式：在加工中工件與刀具的運行與進給方式有多種選擇，如工件轉(zhuǎn)動而刀具進給；工件固定而刀具旋轉(zhuǎn)進給；工件與刀具按照相反的方向進行旋轉(zhuǎn)并進行進給；工件旋轉(zhuǎn)并進給而刀具靜止，此方式很少應(yīng)用。
1.3 深孔加工的排屑：在加工中應(yīng)用的排屑方式有兩種，一種是外排屑，冷卻液進入空心鉆桿從切削區(qū)域?qū)⑶行紟С觯瑥募庸ち慵目缀豌@桿外壁排除；一種是內(nèi)排屑：冷卻液從零件的孔和鉆桿外壁進入，經(jīng)過切削區(qū)域帶出切屑，從空心鉆桿的孔中排除；兩種方式中通常先考慮選擇內(nèi)排屑的方式，此類方式不會對孔壁形成二次摩擦，而影響加工表面質(zhì)量，鉆桿的剛性也高。
擦，而影響加工表面質(zhì)量，鉆桿的剛性也高。
2 機械加工中深孔加工技術(shù)的分析
2.1 工藝路線的設(shè)計與選擇
機械加工中工藝路線是必要的指導(dǎo)思路，深孔加工也不例外，首先應(yīng)綜合考慮深孔加工方法和刀具的適應(yīng)性，針對加工零件的特征選擇相關(guān)工藝方法，同時還應(yīng)考慮零件的材料性質(zhì)，針對其特征再精細(xì)設(shè)計工藝過程。其次，對加工過程進行段落劃分，通常分為：粗加工、半精加工、精加工、光整加工，進行工藝設(shè)計，選擇合適的技術(shù)措施，并以此提高加工效率和質(zhì)量，如果質(zhì)量要求和薄壁零件、工余量不大的則不需要分段。第三，工藝路線的設(shè)計，深孔加工的工藝路線應(yīng)按照其結(jié)構(gòu)特征和加工方法、設(shè)備因素等來設(shè)置，因為深孔刀具技術(shù)的發(fā)展，深孔加工已經(jīng)進入了精密加工時代，集中安排工序可以優(yōu)化加工的過程，從而避免多次裝夾而出現(xiàn)誤差。最后，合理控制加工余量，深孔零件的加工余量與其他孔不同，余量應(yīng)增加，不同刀具和刀具角度余量也不同，如單刃鉸刀比多刃鉸刀余量大，偏角大的比偏角小的余量大等，所以在加工中必須按照相應(yīng)的工藝和質(zhì)量要求來設(shè)計余量。
2.2 深孔加工的刀具選擇
按照不同的深孔表面要求，選擇適應(yīng)的刀具也十分重要。在加工中常見的刀具有：扁鉆、麻花鉆、外排屑深孔鉆、內(nèi)排屑深孔鉆、噴吸鉆、槍鉆、復(fù)合刀具等。具體應(yīng)用情況如下：
（1）扁鉆：從結(jié)構(gòu)上分為整體扁鉆和裝配扁鉆，整體扁鉆結(jié)構(gòu)相對簡單，生產(chǎn)與加工容易，對硬度高的鑄件和鍛件適用。裝配式扁鉆刀桿的剛性大，刀片則是高速鋼或者合金，可實現(xiàn)快速更換，且可以打磨成各種形狀，切削液容易導(dǎo)入，加工范圍廣，適用于自動化加工。
（2）麻花鉆：該刀具應(yīng)用廣泛，通常在粗加工階段應(yīng)用。
（3）外排屑深孔鉆：通常是單雙刃深孔鉆，原理是高壓油進入到鉆桿孔，經(jīng)過腰孔進入到切削區(qū)域，迫使碎屑隨著切削液從V 型的導(dǎo)槽和工件壁之間排出。這種深孔鉆刀面為0°，方便加工。沒有橫刃，鉆尖與軸線形成一個角度，鉆孔中鉆尖形成小圓錐，可以讓切屑斷裂，容易排出。切削部分形狀對孔的公差、切屑成型、切削液壓力、刀具壽命、偏離角度等都會對其成孔過程產(chǎn)生影響。
（4）內(nèi)排屑鉆頭：鉆頭和鉆桿之間有螺紋連接，工作時高壓切削液從鉆桿外圓和工件壁之間注入，切削同時產(chǎn)生的切屑從鉆桿的中心排出。
（5）噴吸鉆：主要是利用切削液產(chǎn)生的噴射效應(yīng)來排出切屑，通常該鉆有內(nèi)外兩根管，其中三分之二的切削液從內(nèi)外管的空隙和鉆頭前部流入到切削區(qū)域，起到導(dǎo)向和冷卻、潤滑的效果，并可以將切屑從孔內(nèi)排出，另外的三分之一，切削液從內(nèi)管后部噴射，產(chǎn)生快速的噴射流，形成一個低壓區(qū)域由此與前端配合形成壓差，起到一個噴吸效果，提高了鉆削的效率。
2.3 定位選擇
深孔加工與其他成孔加工一樣都需要保證定位基準(zhǔn)，在實踐中錐面定位是常見的方式，主要應(yīng)用在回轉(zhuǎn)體、中小直徑孔、管坯鏜孔等；也可采用內(nèi)錐面定位，是應(yīng)用在中等直徑的內(nèi)排切削加工方式；而小孔直徑的外排切削加工或槍鉆加工則可以利用外錐面定位。如果采用錐面定位必須注意對直線度和余量的保證，必須在鉆孔、鏜孔前的端面進行內(nèi)外錐面的處理。對于大直徑深孔則利用外圓進行定位。如果采用圓定位，應(yīng)在外圓上加工安裝面、定位面、找正面，并保證三者之間是同心圓，對于非回轉(zhuǎn)體則應(yīng)利用安裝面作為定位基準(zhǔn)。
2.4 冷卻潤滑的保證
深孔加工中因為孔內(nèi)在加工中相對封閉，因此容易造成溫度急劇升高，因此必須進行降溫處理，同時還應(yīng)保證切削過程中潤滑效果。所以必須利用潤滑液來起到冷卻與潤滑作用。冷卻液、潤滑液必須進行合理的配合，使得工件在加工中保證質(zhì)量并保證刀具壽命延長。另外，冷卻液和潤滑液在深孔加工中還可以起到?jīng)_刷、減震、消音等作用。鉆削中因為孔徑小且深度大，就會在加工中產(chǎn)生較大的抗力和阻力，克服這些阻力而順利完成加工則會消耗較多的能量，同時切向和徑向的力同時作用在導(dǎo)向塊上，此時孔壁和刀具就會產(chǎn)生摩擦，摩擦能量就會產(chǎn)生熱量和溫度升高。這些熱量只能借助于冷卻措施來降低。同時冷卻液的存在可以讓導(dǎo)向塊和孔壁之間形成一種液壓支撐系統(tǒng)，以此有效降低導(dǎo)向塊摩擦，也可降低摩擦力對功率的消耗，在節(jié)能方面也可以起到一定的作用。再有，潤滑液和冷卻液可以通過壓力和流量來幫助清理切屑。利用冷卻液將工作區(qū)域的切屑沖刷到加工區(qū)以外，實現(xiàn)清理排屑的效果，保證成孔過程的順利進行。因為在工作區(qū)域和鉆桿內(nèi)部、外部充滿了油性的液體，從而減少了切削過程中的摩擦、震動等，降低了噪聲。
2.5 排屑處理
深孔加工中因為成孔的空間相對封閉，因此形成的切屑很難排除，沉積切屑會影響加工的過程和質(zhì)量。尤其是內(nèi)排屑鉆的過程中，排屑受到空間和環(huán)境的影響，只有有限的空間可以利用進行排屑，所以排屑工作難度大不易開展。從切削的角度看，深孔成孔排屑的問題集中在切屑的處理上，如分屑、斷屑、排屑三個連續(xù)過程。針對不同的材料會形成不同特征的切屑，形狀、寬窄、彎曲程度、尺寸等都會影響排屑的效果。所以在深孔加工中排屑問題是重要的工藝指標(biāo)。然而深孔加工中排屑通道過長，工作中屬于半封閉的狀態(tài)，切削熱量大散熱難度也大。所以在深孔成孔工藝中必須考慮冷卻與排屑兩個系統(tǒng)，以內(nèi)排屑深孔鉆工藝為例，該工藝具備較為明顯的優(yōu)勢，最主要的是具有外冷內(nèi)排屑和自身導(dǎo)向，能夠加工直徑6-80mm 深孔。在成孔過程中，工件首先進行旋轉(zhuǎn)，鉆頭借助螺紋與鉆桿進行連接，封油頭在刀架的帶動下開始成孔，使得導(dǎo)向裝置進入到工件中。內(nèi)排屑深孔鉆進的過程中，切屑在鉆桿內(nèi)實現(xiàn)排屑，不會在孔壁和刀具之間發(fā)生摩擦，這樣可以最大限度地保證加工表面的質(zhì)量和精度。該技術(shù)采用的鉆桿外徑要大于外排屑裝置，因此剛性得到了提高，且增加了供給量，成孔的效率也得到了大幅提高。內(nèi)排的原理就是在切削液的壓力作用下，從孔壁和鉆桿外表面尋覓空隙，進入到切削區(qū)域的冷卻和潤滑部位，將前端的切屑沖入到鉆桿內(nèi)，然后從鉆桿后部排除。此類排除切屑的方式容易實現(xiàn)，且兼具冷卻和潤滑的效果。同時也可保證鉆桿的穩(wěn)定，但是因為需要獨立設(shè)置內(nèi)排屑供液系統(tǒng)，加工造價稍高。
3 深孔加工中應(yīng)用的設(shè)備
深孔加工中往往利用專業(yè)的設(shè)備來完成工件加工，主要按照運動模式進行選擇，通常是工件旋轉(zhuǎn)輔助刀具進行軸向進給，使得加工工藝可以順利完成。其中最為重要的設(shè)備就是機床的選擇。機床是整個加工工藝的基礎(chǔ)，主要由主軸箱、進給箱、刀具夾裝設(shè)備、機床主體、中心架、移動輔助裝置共同構(gòu)成。主軸箱是支撐主軸，控制旋轉(zhuǎn)和移動不同級的轉(zhuǎn)變，卡盤和撥盤等附屬部件通常安裝在主軸的右端，轉(zhuǎn)軸多為空心，內(nèi)部有錐孔，這樣可以為夾裝細(xì)長的刀具提供設(shè)置環(huán)境。進給箱是利用絲桿將電機產(chǎn)生的動能傳遞到刀具上，推動刀具完成直線運動。夾裝裝置主要夾裝鉆桿，利用螺母相互連接，在絲杠的帶動下，鉆桿可以沿著軸向完成加工進給。機床床身是基本結(jié)構(gòu)，可以將多個部件組合起來，除了保證各個部件都處在正確的位置，還能協(xié)調(diào)各個部分的工作狀況。床身上設(shè)置刀架和支架導(dǎo)軌等，床身下有支撐支架等，保證其固定在基礎(chǔ)上，穩(wěn)定整個加工系統(tǒng)。當(dāng)然在深孔加工中，工件的情況不同也就不能一概而論，在設(shè)備選擇上如果不能完全采用深孔加工設(shè)備，則可以采用臥式的車床來取代成孔設(shè)備。如以臥式機床加工油缸缸套深孔為例，通常采用的是一夾一支的裝夾方式，一端則利用四爪單動或者其他類型的卡盤來進行夾緊，另一端則利用中心架完成對軸向的支撐。深孔刀具的夾裝則需要配置專用的刀具架。專用的刀具架安裝在滑板上保證進給。車削過程中，車床主軸帶動刀具完成旋轉(zhuǎn)，滑板則帶動刀具完成加工的進給。
還有輸油器，該設(shè)備也是深孔加工的重要輔助裝置，主要的功能就是保證切削液進入到指定的區(qū)域，使得切屑能夠在液壓的推動下完成排屑的過程，主要設(shè)置在工件和鉆頭相互接觸的位置上。同時內(nèi)排屑的方法中，鉆孔的冷卻液容易出現(xiàn)滲漏的情況，應(yīng)重視這個問題，這就要求輸油器的密封達到一定的標(biāo)準(zhǔn)，加工中需要調(diào)整保證其狀態(tài)。輸油器和導(dǎo)向架之間應(yīng)利用密封墊來完成連接，這樣就是要控制漏油的問題。同時輸油器和鉆桿的接觸面、支承架工件端面之間也應(yīng)利用密封圈進行控制，由此提高防漏的效果。
4 結(jié)束語
綜合來看，機械加工中深度和孔徑之間的比例大于5 的時候，就屬于深孔加工工藝，這一類加工成孔困難且復(fù)雜，孔深大則會導(dǎo)致加工工藝特征的改變，如刀桿細(xì)長剛性低，鉆削容易抖動且容易產(chǎn)生偏移等。因此在加工的過程中需要考慮工藝的特殊性來選擇各種工藝措施，對于深孔工藝而言，技術(shù)水平和實施方法必須重視從工藝路線到排屑方式等細(xì)節(jié)，這樣才能在加工中獲得較好的工藝效果，保證深孔加工的質(zhì)量。
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