摘 要：現(xiàn)代化的深孔加工技術(shù)具體是對(duì)高精密孔實(shí)施的加工，不需要鏜、鉸等加工程序，只需一次就能夠加工成型。圍繞深孔加工技術(shù)，分析了深孔加工技術(shù)分類、深孔加工工藝概述及深孔加工中小直徑加工技術(shù)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：深孔加工；技術(shù)研究；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.04.055

0 前言

鉆深孔技術(shù)得到人們的關(guān)注與使用在一百年以前就初見痕跡。但是一直到最近，這項(xiàng)技術(shù)才慢慢被應(yīng)用在加工方面，這項(xiàng)技術(shù)能夠十分有效的解決高密度的深孔加工。以當(dāng)前的深鉆空技術(shù)來說不需要鏜、鉸等精度比較高的鉆孔程序，能夠一次性塑型。深孔加工技術(shù)指的是對(duì)尺寸比較大的深孔和直徑比例相對(duì)來說比較大的孔加工，但是一般的鉆孔技術(shù)能夠達(dá)到的孔深可以達(dá)到直徑的 5 倍或者更多，但是對(duì)深孔加工技術(shù)而言這還只是小意思而已，這項(xiàng)技術(shù)能夠達(dá)到的比例是 150：1，與此同時(shí)，任何一個(gè)鉆孔深度達(dá)到 5 倍的直徑以上都能叫做深孔。

1 深孔加工技術(shù)概述

1.1 技術(shù)特點(diǎn)及難點(diǎn)

其實(shí)此項(xiàng)加工對(duì)于普通加工技術(shù)而言歸屬于機(jī)械加工的范圍，相對(duì)來說有比較多的特點(diǎn)與難處。通過詳細(xì)的比較和分析深孔加工，更夠選擇更加合適的加工方式。第一是切削的方法不一樣，普通的加工技術(shù)一般來說是工件固定，同一時(shí)間進(jìn)行進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。深孔加工所使用的切削運(yùn)動(dòng)較為多樣，主要為幾種：工件轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給；工件固定、刀具來進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給；工件和刀具同時(shí)旋轉(zhuǎn)、刀具進(jìn)給；工件旋轉(zhuǎn)和進(jìn)給、刀具固定。一般的加工方式都是使用第一種。

但是深孔加工的方式實(shí)施起來還是有很多難點(diǎn)。比如孔軸線在加工過程中很容易歪斜、細(xì)長(zhǎng)刀桿的剛度相對(duì)來說會(huì)比較差一點(diǎn)、出現(xiàn)誤差的可能性會(huì)比較大等等問題。但是更受重視的問題是，在深孔中加工肉眼無法全程個(gè)觀察刀具切削，所以對(duì)加工情況只可以經(jīng)過聽聲，查看切削與機(jī)床狀態(tài)的參數(shù)來獲取。如果加工的排屑孔道孔小而長(zhǎng)，那么余屑的排放就會(huì)很艱難，很大程度會(huì)造成工件和刀具的磨損 ，而且散熱難度較高，刀具由于鉆孔摩擦而產(chǎn)生高溫會(huì)加快損傷。

1.2 現(xiàn)有的加工方法

加工的主要排屑方式分為內(nèi)、外兩種。用外排屑方式切削會(huì)將切削液從鉆桿中間倒入，然后再從鉆頭的頭部空洞噴到需要切削的區(qū)域，最后帶著切削余屑從鉆桿外的 V 形槽中排掉的方式，這類方式的鉆頭是槍鉆、深孔偏鉆與深孔麻花鉆幾種鉆頭等；內(nèi)排屑方式是把切削液倒入鉆桿邊沿和孔的縫隙中，切削液從外部將余屑?jí)旱姐@桿中間的孔洞排出，這類方式所使用的鉆頭一般是 BTA 深孔鉆、噴射鉆與DF 深孔鉆。相對(duì)來說外排的方式較于內(nèi)排效率不高，精度也不能保證很準(zhǔn)確，排放的切屑很容易跟加工面摩擦而出現(xiàn)質(zhì)量降低問題，用內(nèi)排方式來進(jìn)行加工就不會(huì)出現(xiàn)工件排屑而產(chǎn)生的磨損問題。此外，現(xiàn)在深孔加工也比較注重摩擦產(chǎn)生的溫度問題，這些年新研發(fā)出一種新的特種加工方式，比如電火花加工方式、激光加工、電解加工和超聲加工等幾種方式 。而需要的精度角高的孔洞加工，需要更加精密的加工方式，這是在鉆孔加工和擴(kuò)孔后的二次精加工，這個(gè)時(shí)候排屑已經(jīng)不是重點(diǎn)了，最主要的是提升加工的精度。

2 加工技術(shù)研究

2.1 粗加工技術(shù)

這種技術(shù)使用的是深孔麻花式的鉆頭，加上特別加工方式的刃來磨，保證分屑和定心的良好效果。因?yàn)殂@孔加工孔比較小，要使用轉(zhuǎn)速較高主軸來進(jìn)行加工，一般的鉆孔加工床難以達(dá)到要求，而且在加工過程中因?yàn)榈毒呒庸た锥刃」ぞ咧睆揭矔?huì)比較小，這樣會(huì)出現(xiàn)剛度不夠的情況出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致加工后孔的直線度產(chǎn)生超差，后續(xù)的加工會(huì)更難進(jìn)行。所以，小深孔的加工操作，要用專門的工具與機(jī)床來進(jìn)行加工。

2.2 半精加工技術(shù)

這種加工技術(shù)鉆出來的空洞具有它自己的直徑特點(diǎn)，用鏜削的方法來進(jìn)行半精度加工會(huì)更加有效，很大程度上增加加工的精度水平，對(duì)后續(xù)的精加工操作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。因?yàn)榧庸さ姆椒ㄊ峭ㄟ^將零件和旋轉(zhuǎn)道具定住再進(jìn)行中軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)拉鏜的方式，這樣可以保證小深孔的軸線的直線度，以進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)刀具為基礎(chǔ)來完成切削運(yùn)動(dòng)。所以，孔的中線表示的是刀具的轉(zhuǎn)軸不間斷移動(dòng)的運(yùn)行路線。刀具中心隨鏜削深度的越來越深、不同的鏜桿剛度而有所不同，由于旋轉(zhuǎn)中鏜桿產(chǎn)生的離心力和加工過程力出現(xiàn)的不平衡使得回轉(zhuǎn)過程中的刀具中心發(fā)生偏移。通過該方式半精加工的小直徑深孔，軸線具有的直線度會(huì)受到加工零件具體結(jié)構(gòu)的限制。因此，在零件半精加工過程的支承兩端拉鏜孔方法，鏜桿運(yùn)動(dòng)的軸線軌跡對(duì)回轉(zhuǎn)刀具中心產(chǎn)生的偏斜進(jìn)行了很好的控制，確保了零件半精加工的精度。針對(duì)這個(gè)問題，要充分考慮加工使用的刀具和鏜桿。由于零件具有不均勻的加工余量以及鏜桿自身剛性對(duì)半精加工精度造成的影響，因此，應(yīng)當(dāng)討論切削用量問題。經(jīng)過切削力的計(jì)算公式得知，當(dāng)選擇適合的給盡量之后，背吃刀量變大時(shí)，主切削力也會(huì)變大，容易造成鏜桿彎曲現(xiàn)象。

2.3 精加工技術(shù)

原始的加工技術(shù)才用手工方式來進(jìn)行研磨，效率低不說工作強(qiáng)度又大，而且對(duì)于技術(shù)工來說經(jīng)驗(yàn)技巧方面的要求會(huì)更高，這種方式能轉(zhuǎn)為珩磨方式，使用珩磨工具來對(duì)零件的表面來進(jìn)行更高精度的加工。這種加工方式使用的是較為柔性的珩磨鉆頭。在這種鉆頭上有四道槽，這是放油石的地方。使用浮動(dòng)的方法來將鏜床主軸和珩磨頭連起來，這是萬向聯(lián)軸的設(shè)備，用這樣的方式來進(jìn)行連接，不可以達(dá)到修正加工鏜孔產(chǎn)生的誤差形位，只可以降低零件的內(nèi)孔表面原本的粗糙值，這樣的方式可以很好的減低零件加工表面的粗糙值，最后達(dá)到設(shè)計(jì)方案上要求的指數(shù)。第一步是先把作動(dòng)器的內(nèi)孔灌進(jìn)一些煤油，再用20 r/min 的轉(zhuǎn)速主軸，利用大進(jìn)給的方式，來開始粗珩磨加工。因?yàn)殓M削進(jìn)行中出現(xiàn)的波峰點(diǎn)，在珩磨頭采取重復(fù)的運(yùn)動(dòng)和于壓力之下產(chǎn)生徑向的運(yùn)動(dòng)，兩類運(yùn)動(dòng)結(jié)合在一起使得內(nèi)孔的表面微小磨粒進(jìn)行切削，內(nèi)孔表面會(huì)產(chǎn)生不同網(wǎng)紋運(yùn)動(dòng)痕跡，消去原先加工表面不可忽視的波峰點(diǎn)問題。在加工進(jìn)行中要換油石，清理由于加工而產(chǎn)生的臟東西，把新油石用圓滑方式來處理一些，而后將珩磨裝載于零件內(nèi)孔，灌注混合油，將旋轉(zhuǎn)速度提高，用合適的形式減低進(jìn)給量，珩磨進(jìn)行過半精加工程序的零件的內(nèi)孔，最后使之對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)方案所上需要的精度。此外，需要注意防止珩磨中產(chǎn)生的熱量使內(nèi)孔溫度過高，從而產(chǎn)生形狀偏差。需要選擇孔深加工超過 150 mm，用于加工深孔的裝備，同時(shí)加工孔具有的圓柱深度需要在 0.001 / 100 mm 以下，間隙配合低于 0.003 mm。組織作動(dòng)器的柱塞孔實(shí)行加工時(shí)，利用珩磨精密設(shè)備，在內(nèi)孔實(shí)行精加工，提升深孔的精密的位置與圓柱度。

3 深孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

由最先出現(xiàn)的鉆削槍管所采用的槍鉆，和后面的BTA 鉆、噴吸鉆與DF 鉆等一些鉆頭，深孔加工技術(shù)持續(xù)優(yōu)化中，比如最新的刀具制作原料、構(gòu)成和導(dǎo)向塊的裝置，排屑裝置等等，于更新優(yōu)化設(shè)備的發(fā)展中持續(xù)加重環(huán)保方面的設(shè)計(jì)，慢慢往提升效率、深化精度、保證可靠的方面開展 。因此深孔加工技術(shù)的發(fā)展應(yīng)當(dāng)將材料作為發(fā)展的重點(diǎn)項(xiàng)目之一，針對(duì)不同的加工需求選擇合適的材料制作刀頭，在機(jī)械工程上刀頭形狀的設(shè)計(jì)及機(jī)械行進(jìn)路線的設(shè)計(jì)也應(yīng)當(dāng)盡可能的精細(xì)高效，從而提升機(jī)械深孔加工的精度和加工的效率。

與此同時(shí)，這種加工工藝還慢慢引進(jìn)學(xué)科交叉的想法。比如特種加工方式，這已經(jīng)完全改變深孔加工原理，使用電能來將材料變成氣體者液體使之去除。這種數(shù)字操控的方式不斷發(fā)展也讓批量較小并且品種較多的深孔加工能夠?qū)崿F(xiàn)，而且與信息技術(shù)發(fā)展結(jié)合在一起，慢慢讓基層員工的加工操作更為簡(jiǎn)單。在機(jī)械設(shè)計(jì)和電子數(shù)字化軟件的編寫上可以采用模塊化的設(shè)計(jì)方式，同時(shí)將整個(gè)軟件進(jìn)行算法層面的優(yōu)化和設(shè)計(jì)，整個(gè)算法框架可以根據(jù)不同的加工需要靈活的采用不同的加工模塊，在減少操作員負(fù)擔(dān)的同時(shí)提升加工的精度和效率，保證加工工作可以更好的進(jìn)行。

為使加工過程更加環(huán)保，減少資源的浪費(fèi)與污染的排出，最新技術(shù)的環(huán)保加工工藝有3類：使用環(huán)保切削液、干式切削方式和準(zhǔn)干式切削方式。因?yàn)楦墒角邢鞴に囁杓夹g(shù)要求比較高，所以還很難進(jìn)行推廣使用；準(zhǔn)干式切削采用少量的切削液，能夠比較大程度的減低污染，對(duì)于技術(shù)難度來說也是比干式切削來說更小，所以得到廣泛關(guān)注；使用有生態(tài)性能的冷卻潤(rùn)滑劑，同樣能夠進(jìn)行環(huán)保切削，同時(shí)對(duì)人體來說沒有不良的影響。

4 結(jié)語

由于深孔加工的困難性和應(yīng)用上的普遍性，才迫切需要對(duì)其理論和技術(shù)進(jìn)行更加深入的研究。隨著科技的進(jìn)步，深孔加工技術(shù)將會(huì)朝著高精度、高效率、環(huán)境友好方向不斷發(fā)展，并且在更廣泛的工業(yè)領(lǐng)域上發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：王益輝（1977-），男，江蘇鎮(zhèn)江人，本科，講師，主要從事機(jī)械制造技術(shù)研究。endprint