机械深孔加工的方式

0前言

深孔一般是指长径比L/D≥（5～10）的孔，对于L/D≥50~20的一般深孔，可用麻花钻在普通钻床、车床上加工。

1深孔钻削特点

孔加工的几大问题：排屑、散热和导向问题，主要表现在：（1）钻孔时不能直接观察刀具的切削状况，工作过程中只能凭借听声音、看切屑、观仪表（油压表及电表等）、摸振动等外观现象来判断切削过程是否正常；（2）孔的长径比大、钻杆细而长、刚性低、易振动、钻孔易走偏，因此，支撑及导向十分重要；（3）切削排屑困难，必须要保证可靠的判断，切屑的长短和形状要加以控制，如果切屑堵塞则会引起刀具损坏，由于排屑空间受到钻杆的限制，套料钻钻孔有料芯的干扰，排屑条件更为恶劣，因此要强制排屑；（4）切削热不易散出，工作条件恶劣，必须采用有效的冷却方式。深孔刀具按其工艺特点不同，可以分为：①单刃外排屑深孔钻（枪钻）；②内排屑深孔钻，其中主要包括：BTA深孔钻和喷吸钻；③套料深孔钻；④深孔镗。

2冷却与润滑

深孔加工中，冷却润滑系统工作的可靠性和冷却润滑液的合理选用对加工质量、刀具耐用度和切削效率有着极大的影响。冷却润滑液在深孔加工中主要起冷却、润滑、冲刷、减振和消声的作用。钻削中产生的切削抗力，消耗很多的能量，而且其切向和径向分力作用在导向块上，与孔壁产生较大的摩擦力，都转化为很多的切削热，这些热量主要靠冷却润滑液把它带走。冷却润滑液在导向块与孔壁之间建立起液压支撑，可降低导向块的摩擦，减小功率消耗。冷却润滑液的冲刷作用，是靠一定的压力和流量的冷却液将切屑由切削区冲刷出来，实现排屑作用。由于在工作区内部和钻杆内外都充满了一定压力的油液，能减弱由切削运动和摩擦作用所产生的振动和噪音。

3切屑处理

深孔钻排屑是十分重要的问题，尤其是内排屑套料钻（环孔钻），排屑空间只有一个不大的环形面积，排屑条件更为恶劣，排屑问题从切削过程来看，与分屑、卷屑和断屑3个方面密切联系，切屑的宽窄、卷曲的形状、切屑的长短都直接影响到排屑的情况。深孔加工应在深孔专用设备上加工，主运动是工件的旋转运动，辅助运动是刀具的轴向直线进给运动。机床主要是由主轴箱、进给箱、刀具夹紧装置、床身、移动式支架、中心架等部分构成。

（1）主轴箱是用以支撑主轴，并使其实现各种转速的装置，主轴右端一般用以安装卡盘、拔盘等附件，内部有锥孔，轴是空心的，便于装夹细长的棒料；

（2）进给箱通过丝杠将进给电机的圆周运动转换为刀具的直线运动；

（3）夹紧装置用来装夹钻杆，通过与螺母联接，经丝杠带动钻杆进行轴向移动；

（4）床身是机床的基础部件，用以连接各主要部件，并保证各个部件之间有正确的位置。床身上有供刀架和支承架移动用的导轨，床身由床腿支承并固定在地基上。一般工厂若无深孔专用设备，也可用卧式车床进行加工。如在卧式车床上加工油缸缸套深孔时，工件采用“一夹一支”的装夹方法，即工件的一端由四爪单动卡盘（或三爪自定心卡盘）夹紧，另一端用中心架支承；深孔加工刀具装夹在专用刀架上（专用刀架安装在车床的滑板上）。车削时，工件由车床主轴带动旋转，刀具由滑板带动进给，完成深孔加工。另外钻削深孔也是常用的加工方法之一，其操作要点：①尽可能使用新钻头，接长柄的长度能满足孔深即可；②钻头的前刀面或后刀面要磨出分屑槽与卷屑槽，以利于排屑。在钻削中要时时注意排屑是否正常，若发现异常现象，应及时退刀排屑，停机检查原因；③借排屑之际，及时向孔内注入充足的切削液，以减少钻头与切屑的黏结并降低切削温度；④在钻削过程中，当钻到一定深度后便及时提起钻头排屑。也就是在钻削过程中，钻一钻，退一退，并且退钻速度要快，这样有利于排屑。当钻削达到一定深度时，排屑次数应增加，而每次进给深度要相应地减小。

总之深孔加工的重要特点就是排屑困难，排屑通道长，工件处于半封闭切削状态，切削热量大且不易散出，所以对深孔钻要有充分的冷却、良好的排屑系统。故采用内排屑深孔钻钻削大直径的孔。内排屑深孔钻具有外冷内排屑及自身导向等优点，可以加工直径在6～80mm的深孔。工作时工件旋转，钻头由浅牙矩形螺纹和钻杆连接，通过刀架带动径封油头，导向装置钻入工件。

内排屑深孔钻工作时，切屑是从钻杆内部排出而不与工件已加工表面接触，可获得较好的已加工表面质量，钻杆外径可比外排屑钻增大，因此提高其刚性，加大进给量，提高钻孔效率，其原理图如图1，切削液在较高的压力（2～6MPa）下，由工件孔壁与钻杆外表面之间的空隙进入切削区冷却，润滑钻头切削部分，并将切屑经钻头前端的切屑孔冲入钻杆内部向后排出，排屑方便，冷却效果好，同时也有利于钻杆的稳定，但内排屑需设置一套供液系统，输油器、油封头等。深孔加工通常选用矿物油、复合油作为冷却液，用过的冷却液经滤网后由磁性分离器净化或在回油箱后通过过滤器净化，在加工中，切屑排除的路程长，为了克服沿程的阻力，要传给切屑以一定的动能，因此要求冷却液有一定的流速，为8～10m/s，加工的孔径越大，需要流量就越大，深孔钻常用的切削用量v=60～120m/min，f=0.03～0.25mm/r,切削液压力为0.49～2.9MPa，流量为50～400L/min，直径小者，宜用高压小流量，直径大者宜用低压大流量，油泵选用WBZ2～50，公称压力0.63MPa，公称流量为50L/min，液压油选用L-HL32型，采用硫化矿物油，由于加工过程中有挤压作用，就要求冷却液必须严格过滤，保持清洁，不能有切屑微粒。

油箱设计得符合液压油进出压力的要求，在油箱的底部设有过滤器，这样保证回油管中油液的清洁，油箱尺寸800mm×600mm×400mm，进回油路管径25mm，进油路油管接在与导向套相连的输油器的封油管上，回油管与钻杆通孔相连，从而实现内冷却排屑。输油器用以保证对刀，并使切削液进入切削区，使切屑在液压力作用下排出，该装置安装在工件与钻头相接触部分。由于采用内排屑方法钻孔，冷却液渗漏问题应予以重点考虑，因此输油器的密封一定要保证。输油器与导向架之间用密封垫紧密结合在一起以保证无泄漏。输油器和钻杆的接触，支承架工件端面之间的密封采用密封圈来保证，密封效果很好。由于采用上述措施，保证了输油器顺利冷却工件和充分的排屑，提高了钻孔的精度。深孔加工时，切削区温度高，为保证正常工作，冷却液的温度要控制在一定范围内，一般规定冷却液的最高工作温度不超过45～50℃，如果超过上述极限值，应采用冷却装置来降低冷却液的温度，常采用水冷或风冷。

4结语

本文对车床进行改装后的“深孔钻削”加工，在不引进新设备的前提下，能够保证加工质量。