基于深孔加工技术的应用探讨

周瑜哲

摘 要：制造业中通常将长径比L/D（孔深与孔径比）大于5的孔称为深孔，把长径比小于5的称为浅孔。关于深孔加工的应用可以延伸到一些军工生产，常用于枪管和炮筒内孔的加工。随着科学技术的快速发展以及新技术的应用推广，深孔加工技术的应用涉及到很多机械制造行业领域，像航空航天等高新领域应用广泛。由于深孔加工技术的广泛应用，各个行业对深孔加工技术的研究非常重视，而我国目前深孔机工的关键技术、关键工艺相对落后，因此对深孔加工技术的研究成为国民经济发展的重要因素。

关键词：深孔加工；枪钻；内排屑深孔钻；SIED技术

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

1 背景

目前深孔加工技术的发展状况和贡献表现如下：

（1）枪管孔的批量生产可以归功于枪钻和内排屑钻的发明与发展，深孔钻的广泛应用为武器装备奠定了基础。

（2）深孔加工技术的快速发展为深孔设备的加工以及新装备的研制奠定基础。目前，大型电动机转轴，在石油和煤炭行业开采的中应用到的液压支架设备，大型工程设备，以及重型液压设备都广泛应用了深孔加工技术。

（3）由于受传统军工行业的限制，枪钻、内排屑深孔钻的应用相对较窄，尤其对于一些深孔加工设备具有高度的集成化，深孔加工刀具也是自制的，对外技术封闭。二战后为了加快深孔加工技术的发展，各个国家像瑞士、西德、日本等工业国大力发展深孔加工技术的市场，形成了专业化现代化的装备制造技术。在上世纪60年代到80年代，各个工业国在深孔加工设备（数控深孔钻床、深孔加工中心等）以及专用刀具（硬质合金刀具、内排屑错齿深孔钻、BTA刀具、枪钻刀具）上实现了重大突破。

（4）进入21世纪，中国航空航天技术发展迅速，促成了特种加工技术快速发展，解决的一些难加工、复杂形体的成型制造。比如电解加工、微细加工、线切割、电火花加工、电液流加工等在深孔加工中的应用，对超细、超薄、超精零件在深孔加工方面有了不可替代的作用，为深孔加工技术在新的领域发展开辟了新道路。

2 深孔加工

深孔加工在加工方法上比普通孔加工复杂一些，因此加工比较困难，原因在于：

（1）由于深孔加工的刀具受到长径比的制约，刀杆呈细长的状态，刚性稳定性都不好，在加工的过程中常常发生倾斜，零件的精度难以保证。（2）加工过程中排屑是个很大的难题。（3）由于深孔散热较差，不利于切削液进入，刀具磨损迅速，切削能力降低。

2.1 枪钻

枪钻是一种比较古老的深孔加工工具，最初用于加工枪管，故名枪钻。枪钻是外排屑深孔钻的代表，也是小直径（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。钻孔深度与直径比超过100，最大可至250；钻孔精度为IT7～IT9，钻孔表面粗糙度Ra为3.2～0.4m。枪钻具有一次钻削就获得良好的精度和表面粗糙度低的特点，使用范围也在不断的扩大，不仅用于加工盲孔、阶梯孔、斜孔、半圆孔、断续孔等。硬质合金枪钻可以满足精确定位，定位安全。加工原理是通过给切削液加压，使得钻杆内形成一种高压的切削流，使得切削液带走切屑。在专用机床上应用到的枪钻刚性差归结于其钻杆是空心的，因此加工过程中进给量较小，生产率低。

2.2 内排屑深孔钻（BTA）

内排屑深孔钻是深孔加工中应用最最为广泛的刀具之一，在工作原理上与外排屑不同：铁屑随着高压油通过钻杆的内孔流出，不会划伤工件的内功表面，排屑顺畅，加工生产率较高。由于该钻杆内部结构是圆形界面，扭矩传递较高，排屑空间大排屑压力较小，加工范围更广，即可以加工较大的深孔，也可以加工长径比小于100微细深孔，表面加工精度在IT7-IT10之间，表面光洁度可以达到Ra3.2m以上。

对于BTA钻孔的机床须配备一个油液切屑分离装置，通过外加电磁场使得切屑分离，使得切屑液能够重复使用。由于铁屑在高压下密闭环境下通过授油器将铁屑排除，因此密封性要求比较高。

2.3 喷吸钻

由于内排屑在加工过程中需要高压油，正常的生产个过程中很难满足，因此，需要研究一种现场实际能满足的加工方法迫在眉睫，这种方法是喷吸钻，生产效率和加工质量较高。可以加工16-65mm的孔，表面精度可以在IT9-IT11级之间，表面粗糙度可以在Ra3.2m～Ra0.8m。

2.4 DF鉆

DF钻属于单管喷吸钻，它是基于BTA钻的排屑特点，由于排屑效果较好，单独的钻杆可省去喷吸钻的内管，结构简单，冷却液压力较BTA方式深孔钻低，生产效率高，适用于比较适用于中、小直径（6-20mm）的深孔加工。

3 单管SIED技术

3.1 单管SIED技术内涵

由于SIED是集成了单管内排屑的相对技术，因此简称“SIED”。

3.2 SIED优势

（1）SIED技术的应用可以解决内排屑刀具不能加工小直径孔的难题，加工范围较广。（2）集成了钻孔、扩孔、铰孔、镗孔的加工方法，可在同一机床上满足加工需求。（3）既可以加工回转体也可以加工非回转体零件，在加工工艺上实现粗加工与精加工与一体的技术。（4）目前国内SIED技术发展成熟，待集成化制造技术产业建成后可以节省生产成本70%，应用更加广泛。

4 结论

由于我国机械制造业的迅速发展，深孔技术在我国也得到了广泛的发展与应用，面临着多品种、小批量、新型工程材料及高精度要求的挑战，提高劳动生产率、降低生产成本成为深孔加工技术的中心问题。发展成组技术和开展计算机辅助设计与制造，实现自动化生产是提高深孔加工生产率和经济效益的根本途径。新型工程材料的广泛应用，新的制造技术与工艺方法的应用，越来越高的精度要求，需要发展深孔精密加工技术并发展相应的精密测量与精密机械设计，普通车床的改进技术等等。

参考文献：

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