周瑜哲

摘 要：制造業(yè)中通常將長(zhǎng)徑比L/D（孔深與孔徑比）大于5的孔稱為深孔，把長(zhǎng)徑比小于5的稱為淺孔。關(guān)于深孔加工的應(yīng)用可以延伸到一些軍工生產(chǎn)，常用于槍管和炮筒內(nèi)孔的加工。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展以及新技術(shù)的應(yīng)用推廣，深孔加工技術(shù)的應(yīng)用涉及到很多機(jī)械制造行業(yè)領(lǐng)域，像航空航天等高新領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。由于深孔加工技術(shù)的廣泛應(yīng)用，各個(gè)行業(yè)對(duì)深孔加工技術(shù)的研究非常重視，而我國(guó)目前深孔機(jī)工的關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)鍵工藝相對(duì)落后，因此對(duì)深孔加工技術(shù)的研究成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。

關(guān)鍵詞：深孔加工；槍鉆；內(nèi)排屑深孔鉆；SIED技術(shù)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.18.017

1 背景

目前深孔加工技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和貢獻(xiàn)表現(xiàn)如下：

（1）槍管孔的批量生產(chǎn)可以歸功于槍鉆和內(nèi)排屑鉆的發(fā)明與發(fā)展，深孔鉆的廣泛應(yīng)用為武器裝備奠定了基礎(chǔ)。

（2）深孔加工技術(shù)的快速發(fā)展為深孔設(shè)備的加工以及新裝備的研制奠定基礎(chǔ)。目前，大型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸，在石油和煤炭行業(yè)開(kāi)采的中應(yīng)用到的液壓支架設(shè)備，大型工程設(shè)備，以及重型液壓設(shè)備都廣泛應(yīng)用了深孔加工技術(shù)。

（3）由于受傳統(tǒng)軍工行業(yè)的限制，槍鉆、內(nèi)排屑深孔鉆的應(yīng)用相對(duì)較窄，尤其對(duì)于一些深孔加工設(shè)備具有高度的集成化，深孔加工刀具也是自制的，對(duì)外技術(shù)封閉。二戰(zhàn)后為了加快深孔加工技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)國(guó)家像瑞士、西德、日本等工業(yè)國(guó)大力發(fā)展深孔加工技術(shù)的市場(chǎng)，形成了專業(yè)化現(xiàn)代化的裝備制造技術(shù)。在上世紀(jì)60年代到80年代，各個(gè)工業(yè)國(guó)在深孔加工設(shè)備（數(shù)控深孔鉆床、深孔加工中心等）以及專用刀具（硬質(zhì)合金刀具、內(nèi)排屑錯(cuò)齒深孔鉆、BTA刀具、槍鉆刀具）上實(shí)現(xiàn)了重大突破。

（4）進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)航空航天技術(shù)發(fā)展迅速，促成了特種加工技術(shù)快速發(fā)展，解決的一些難加工、復(fù)雜形體的成型制造。比如電解加工、微細(xì)加工、線切割、電火花加工、電液流加工等在深孔加工中的應(yīng)用，對(duì)超細(xì)、超薄、超精零件在深孔加工方面有了不可替代的作用，為深孔加工技術(shù)在新的領(lǐng)域發(fā)展開(kāi)辟了新道路。

2 深孔加工

深孔加工在加工方法上比普通孔加工復(fù)雜一些，因此加工比較困難，原因在于：

（1）由于深孔加工的刀具受到長(zhǎng)徑比的制約，刀桿呈細(xì)長(zhǎng)的狀態(tài)，剛性穩(wěn)定性都不好，在加工的過(guò)程中常常發(fā)生傾斜，零件的精度難以保證。（2）加工過(guò)程中排屑是個(gè)很大的難題。（3）由于深孔散熱較差，不利于切削液進(jìn)入，刀具磨損迅速，切削能力降低。

2.1 槍鉆

槍鉆是一種比較古老的深孔加工工具，最初用于加工槍管，故名槍鉆。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表，也是小直徑（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。鉆孔深度與直徑比超過(guò)100，最大可至250；鉆孔精度為IT7～I(xiàn)T9，鉆孔表面粗糙度Ra為3.2～0.4m。槍鉆具有一次鉆削就獲得良好的精度和表面粗糙度低的特點(diǎn)，使用范圍也在不斷的擴(kuò)大，不僅用于加工盲孔、階梯孔、斜孔、半圓孔、斷續(xù)孔等。硬質(zhì)合金槍鉆可以滿足精確定位，定位安全。加工原理是通過(guò)給切削液加壓，使得鉆桿內(nèi)形成一種高壓的切削流，使得切削液帶走切屑。在專用機(jī)床上應(yīng)用到的槍鉆剛性差歸結(jié)于其鉆桿是空心的，因此加工過(guò)程中進(jìn)給量較小，生產(chǎn)率低。

2.2 內(nèi)排屑深孔鉆（BTA）

內(nèi)排屑深孔鉆是深孔加工中應(yīng)用最最為廣泛的刀具之一，在工作原理上與外排屑不同：鐵屑隨著高壓油通過(guò)鉆桿的內(nèi)孔流出，不會(huì)劃傷工件的內(nèi)功表面，排屑順暢，加工生產(chǎn)率較高。由于該鉆桿內(nèi)部結(jié)構(gòu)是圓形界面，扭矩傳遞較高，排屑空間大排屑?jí)毫^小，加工范圍更廣，即可以加工較大的深孔，也可以加工長(zhǎng)徑比小于100微細(xì)深孔，表面加工精度在IT7-IT10之間，表面光潔度可以達(dá)到Ra3.2m以上。

對(duì)于BTA鉆孔的機(jī)床須配備一個(gè)油液切屑分離裝置，通過(guò)外加電磁場(chǎng)使得切屑分離，使得切屑液能夠重復(fù)使用。由于鐵屑在高壓下密閉環(huán)境下通過(guò)授油器將鐵屑排除，因此密封性要求比較高。

2.3 噴吸鉆

由于內(nèi)排屑在加工過(guò)程中需要高壓油，正常的生產(chǎn)個(gè)過(guò)程中很難滿足，因此，需要研究一種現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際能滿足的加工方法迫在眉睫，這種方法是噴吸鉆，生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量較高?？梢约庸?6-65mm的孔，表面精度可以在IT9-IT11級(jí)之間，表面粗糙度可以在Ra3.2m～Ra0.8m。

2.4 DF鉆

DF鉆屬于單管噴吸鉆，它是基于BTA鉆的排屑特點(diǎn)，由于排屑效果較好，單獨(dú)的鉆桿可省去噴吸鉆的內(nèi)管，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，冷卻液壓力較BTA方式深孔鉆低，生產(chǎn)效率高，適用于比較適用于中、小直徑（6-20mm）的深孔加工。

3 單管SIED技術(shù)

3.1 單管SIED技術(shù)內(nèi)涵

由于SIED是集成了單管內(nèi)排屑的相對(duì)技術(shù)，因此簡(jiǎn)稱“SIED”。

3.2 SIED優(yōu)勢(shì)

（1）SIED技術(shù)的應(yīng)用可以解決內(nèi)排屑刀具不能加工小直徑孔的難題，加工范圍較廣。（2）集成了鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔的加工方法，可在同一機(jī)床上滿足加工需求。（3）既可以加工回轉(zhuǎn)體也可以加工非回轉(zhuǎn)體零件，在加工工藝上實(shí)現(xiàn)粗加工與精加工與一體的技術(shù)。（4）目前國(guó)內(nèi)SIED技術(shù)發(fā)展成熟，待集成化制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)建成后可以節(jié)省生產(chǎn)成本70%，應(yīng)用更加廣泛。

4 結(jié)論

由于我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔技術(shù)在我國(guó)也得到了廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，面臨著多品種、小批量、新型工程材料及高精度要求的挑戰(zhàn)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本成為深孔加工技術(shù)的中心問(wèn)題。發(fā)展成組技術(shù)和開(kāi)展計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)是提高深孔加工生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益的根本途徑。新型工程材料的廣泛應(yīng)用，新的制造技術(shù)與工藝方法的應(yīng)用，越來(lái)越高的精度要求，需要發(fā)展深孔精密加工技術(shù)并發(fā)展相應(yīng)的精密測(cè)量與精密機(jī)械設(shè)計(jì)，普通車床的改進(jìn)技術(shù)等等。

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