基于深孔加工技術的應用探討

周瑜哲

摘 要：制造業(yè)中通常將長徑比L/D（孔深與孔徑比）大于5的孔稱為深孔，把長徑比小于5的稱為淺孔。關于深孔加工的應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。隨著科學技術的快速發(fā)展以及新技術的應用推廣，深孔加工技術的應用涉及到很多機械制造行業(yè)領域，像航空航天等高新領域應用廣泛。由于深孔加工技術的廣泛應用，各個行業(yè)對深孔加工技術的研究非常重視，而我國目前深孔機工的關鍵技術、關鍵工藝相對落后，因此對深孔加工技術的研究成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。

關鍵詞：深孔加工；槍鉆；內(nèi)排屑深孔鉆；SIED技術

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

1 背景

目前深孔加工技術的發(fā)展狀況和貢獻表現(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，深孔鉆的廣泛應用為武器裝備奠定了基礎。

（2）深孔加工技術的快速發(fā)展為深孔設備的加工以及新裝備的研制奠定基礎。目前，大型電動機轉軸，在石油和煤炭行業(yè)開采的中應用到的液壓支架設備，大型工程設備，以及重型液壓設備都廣泛應用了深孔加工技術。

（3）由于受傳統(tǒng)軍工行業(yè)的限制，槍鉆、內(nèi)排屑深孔鉆的應用相對較窄，尤其對于一些深孔加工設備具有高度的集成化，深孔加工刀具也是自制的，對外技術封閉。二戰(zhàn)后為了加快深孔加工技術的發(fā)展，各個國家像瑞士、西德、日本等工業(yè)國大力發(fā)展深孔加工技術的市場，形成了專業(yè)化現(xiàn)代化的裝備制造技術。在上世紀60年代到80年代，各個工業(yè)國在深孔加工設備（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)排屑錯齒深孔鉆、BTA刀具、槍鉆刀具）上實現(xiàn)了重大突破。

（4）進入21世紀，中國航空航天技術發(fā)展迅速，促成了特種加工技術快速發(fā)展，解決的一些難加工、復雜形體的成型制造。比如電解加工、微細加工、線切割、電火花加工、電液流加工等在深孔加工中的應用，對超細、超薄、超精零件在深孔加工方面有了不可替代的作用，為深孔加工技術在新的領域發(fā)展開辟了新道路。

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徑比的制約，刀桿呈細長的狀態(tài)，剛性穩(wěn)定性都不好，在加工的過程中常常發(fā)生傾斜，零件的精度難以保證。（2）加工過程中排屑是個很大的難題。（3）由于深孔散熱較差，不利于切削液進入，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100，最大可至250；鉆孔精度為IT7～IT9，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，使用范圍也在不斷的擴大，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。在專用機床上應用到的槍鉆剛性差歸結于其鉆桿是空心的，因此加工過程中進給量較小，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鉆桿的內(nèi)孔流出，不會劃傷工件的內(nèi)功表面，排屑順暢，加工生產(chǎn)率較高。由于該鉆桿內(nèi)部結構是圓形界面，扭矩傳遞較高，排屑空間大排屑壓力較小，加工范圍更廣，即可以加工較大的深孔，也可以加工長徑比小于100微細深孔，表面加工精度在IT7-IT10之間，表面光潔度可以達到Ra3.2m以上。

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

2.3 噴吸鉆

由于內(nèi)排屑在加工過程中需要高壓油，正常的生產(chǎn)個過程中很難滿足，因此，需要研究一種現(xiàn)場實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，由于排屑效果較好，單獨的鉆桿可省去噴吸鉆的內(nèi)管，結構簡單，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

3.1 單管SIED技術內(nèi)涵

由于SIED是集成了單管內(nèi)排屑的相對技術，因此簡稱“SIED”。

3.2 SIED優(yōu)勢

（1）SIED技術的應用可以解決內(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、擴孔、鉸孔、鏜孔的加工方法，可在同一機床上滿足加工需求。（3）既可以加工回轉體也可以加工非回轉體零件，在加工工藝上實現(xiàn)粗加工與精加工與一體的技術。（4）目前國內(nèi)SIED技術發(fā)展成熟，待集成化制造技術產(chǎn)業(yè)建成后可以節(jié)省生產(chǎn)成本70%，應用更加廣泛。

4 結論

由于我國機械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔技術在我國也得到了廣泛的發(fā)展與應用，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)，提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本成為深孔加工技術的中心問題。發(fā)展成組技術和開展計算機輔助設計與制造，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)是提高深孔加工生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益的根本途徑。新型工程材料的廣泛應用，新的制造技術與工藝方法的應用，越來越高的精度要求，需要發(fā)展深孔精密加工技術并發(fā)展相應的精密測量與精密機械設計，普通車床的改進技術等等。

參考文獻：

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