【摘要】根據產品結構特性（xìng）分析對比各種深孔加工方法，選取合適的刀具係統和加（jiā）工方案，通（tōng）過試驗進行模擬和驗證（zhèng），對遇到的問題提出解決措（cuò）施（shī），最終（zhōng）取得了良好的加工效果。
 
       【關鍵詞】深孔加工；內排屑噴吸（xī）鑽

    
        0.引言
 
       深孔加工（gōng）是機械加工中難度較大、技術含量較高、專業性較強、加工成本較高的一種加工技術。本文介紹了利用（yòng）內排屑噴吸鑽進（jìn）行大深徑比深孔的（de）應用情況。

  
       1.產品結構及加工難度介紹
 
       我公司承擔製造某（mǒu）項目蒸汽發生器的管板中心徑向位（wèi）置（zhì）設計有長約2100mm，直徑Φ59mm 的疏水孔，結構見圖（tú）1。

      
  
                                  圖1 疏水孔結構
   
      較大的孔深和孔長徑比（＞35），使該孔的加工不同於普通的孔加工，加工難點更為突出（chū），因而在選用和使用深孔刀具時（shí），應更予重視。
 
    （1）深孔（kǒng）加工過（guò）程中，由於其刀具（jù）本身進入工件中，並在半封閉的條件（jiàn）下進行切削，因此受到較多的限製而無法（fǎ）直接觀察刀具（jù）的工作情況，隻能憑經驗（yàn）通過不斷觀察切屑（xiè）形狀和監測（cè）設備運行情況等手段來判斷刀具的工作情況。
 
     （2）導向。由於深孔的長徑比大，鑽杆細長，剛性較（jiào）低，容易產生振動，鑽出的孔不可避免地產生某些偏歪如走偏、孔中心（xīn）線彎曲等。
  
     （3）鑽頭工作條件惡劣。切（qiē）屑是在不能保證其在正常形成（chéng）的不良條件（jiàn）下產生的。
 
     （4）斷屑與排屑困難。深孔加工時，排屑空間受到限（xiàn）製且切屑（xiè）難以自動排出。必須保證可靠地斷屑和排屑，否則切屑堵塞就會引起刀具損壞（huài）。
 
     （5）冷卻和潤滑。孔加工屬於半封閉式切削，摩擦大，切削（xuē）熱不易散出，工作條件（jiàn）差，而加工深孔時，切削液更難注入，必須采取有效的冷卻和潤（rùn）滑措施。
 
     （6）材料特性引起的跑偏問題。由於零件為鍛（duàn）件，整體體積和噸位大（重量＞100T），零件鍛（duàn）製過（guò）程中鍛件局部可能存在材料（liào）加工不均勻而生成的“硬點”，如果孔加工（gōng）時經過“硬點”的位置就容易使鑽頭行進軌跡產生偏移，造成加工後孔的整體直線度超（chāo）差。
  

      2．深孔加工方法對比
 
     常用的孔加工方法如（rú）下：
 
    （1）麻花鑽加工+擴孔鑽擴孔。
 
    （2）外排屑（xiè）深孔鑽（槍（qiāng）鑽）。
 
     使用範圍：適（shì）用加工孔徑Φ6~Φ20，孔深與孔徑之比大於100。特點：需要較高的內冷壓力；進給量小，效率較低；剛（gāng）性差，加工孔的精度低，粗糙度差；成本較低（dī）。
 
     （3）BTA 內排屑深孔（kǒng）鑽（數控三（sān）軸深孔鑽）。
 
     使（shǐ）用範圍：適用加工孔徑Φ15~Φ65，設備最大加工深度1700mm。特點：效（xiào）率高，精度高（gāo），要求裝卡精度高。
 
    （4）噴吸鑽（zuàn）係統。
 
     使用範圍：適用加工孔（kǒng）徑Φ16~Φ60。
 
     特點：切削液要求壓（yā）力（lì）較低，其餘性能同內排屑深孔鑽，可裝載在鏜銑床上使用。
 
     （5）DF 係統。
 
     使用（yòng）範圍（wéi）：同噴吸鑽。
 
     特點： 噴吸鑽與BTA 內排屑深孔鑽相結合的一種深（shēn）孔鑽削加工係統，效率高，精（jīng）度高（gāo）。
 
     成本較（jiào）高。
 
     首先排除方法1）。
 
     槍鑽在理論上可（kě）以滿足鑽孔深度的要求，但是超過兩米的排屑路徑，通過單純的（de）增加內冷壓（yā）力來（lái）實現排屑是不可能的，同時槍鑽的加（jiā）工精度（dù）也無法保證。
 
     數控三軸鑽床加工精度可以滿（mǎn）足加工要（yào）求，但受設備加工能力（lì）的限製，無法完成整個孔深度上（shàng）的加工。
 
     DF 係統在加工精度（dù）和（hé）加工效率都更優秀，但性價比較低。
 
    在充（chōng）分（fèn）考慮刀具係統加工能力和性價比之後，配合廠內設備決定采用噴吸（xī）鑽係統進行疏水（shuǐ）孔的加工試（shì）驗。

  
     3.噴吸鑽加工方法及其原理
 
     作為內排屑加（jiā）工係統（圖2），噴吸鑽原理為：將冷（lěng）卻液從刀體外壓入切削區（qū）並用噴吸法進行內排屑。冷卻液（yè）從冷卻液供給係統進入尾部（bù）的接柄，其中一（yī）部分從內管四周月牙區噴入內管。由於（yú）牙槽縫隙很窄，冷卻液噴出時產生的噴射效應能使內管理形成負壓區（qū）。另外一部分冷卻液經內管與外管之間流入切削區（qū）， 匯同切屑被負壓吸入內管中，迅速向後排出，增強（qiáng）了排屑（xiè）效果。

     
  
                                 圖2 噴吸鑽原理圖（tú）

     4．試驗
 
     4.1 試驗加工係統
 
     利用鏜銑床，在2200mm 長近似（sì）材質的試驗件上利用內排屑噴（pēn）吸鑽（zuàn）係統進行鑽孔試驗。試驗及產品（pǐn）加工（gōng）係統如（rú）圖3 所示。

    
  
                             圖（tú）3 試驗及產品加工係統

     由於深孔（kǒng）鑽頭要求切削液具有高的壓力（lì）和大的流量，切削液的傳輸（shū）裝置應能將切削液沿鑽杆和鑽頭的外部送達切（qiē）削刃，再由（yóu）那裏通過鑽頭和鑽杆的內部帶著切屑排出。
 
     固冷卻潤滑係統主（zhǔ）要由受油器、油箱、積屑箱、油泵、電機和相應（yīng）的液壓元件等組成。
 
     試（shì）驗係統具體參數為：
 
     切削液類型：切削油（yóu）。
     切削液壓力：2~3MPa。
     切削液流量：125~200L/min。
     工件材料：20MnMoIV。
     被加（jiā）工孔（kǒng）的尺寸：直徑Φ59mm，孔深2100mm。
 
     4.2 試驗（yàn）加工過（guò）程
 
     加工流程：底孔加工（麻花鑽、鏜刀杆）→短鑽杆加工（噴吸鑽）→長鑽杆加（jiā）工（噴吸鑽）。
 
     4.3 加工參數選擇
 
     試（shì）驗過程中需要明確的參數主要有（yǒu）兩個：轉速（切（qiē）削速度）和進（jìn）給量。
 
     轉速和進給（gěi）量是需要相匹配的：
 
     高轉速低進給會造成鐵屑不折斷，這是由於，隨著切削速度的增加使鐵屑（xiè）升溫、變形係數減小（鐵屑變薄），導致鐵屑難以折斷。
 
     低轉速高進給會造成刀具切削形式由（yóu）切削變為擠壓（yā），會大大增加刀具與（yǔ）工件接（jiē）觸部位的溫度，嚴重降低刀具使用壽命，甚至（zhì）發生崩刃等情況。同時過大的進給量可（kě）能會超出設備最大扭矩能力，對設（shè）備造成損害。
 
     為了保證設備（bèi）安全和試驗的可控性， 試驗初期選擇較低鑽速和（hé）較小的進給（gěi）進行試驗。根據材料特性和加工（gōng）經（jīng）驗，選擇200r/min的轉速和20mm/min 的進給（gěi）。切削約100mm，設備及刀（dāo）具係統運行狀況良好（hǎo），但（dàn）是排出的鐵屑軟、長，部分長鐵屑積聚在鑽管內不（bú）易（yì）排出。

     鐵屑越厚，越容易折斷，根據之前試（shì）驗過程中不（bú）易斷屑的情況可以判斷當前的（de）進給量較低，可（kě）以適當增大。
 
      下表（biǎo）  列（liè）出了不同轉（zhuǎn）速和進給的參數（shù）下（xià）加（jiā）工的各項指標（biāo）顯（xiǎn）示。適宜的加工參（cān）數是在鐵屑厚度和（hé）鑽頭（tóu）壽命中選取合適的平衡點。
 
      表:不同切削參數加工對照

                圖4 適合的切削參數下的鐵屑
     
      4.4 加工精度控製措（cuò）施
   
     （1）鑽孔前加工一個與鑽頭直徑相同並有足夠深度的定位孔，此孔在引鑽時可以起到導向定心的作用（yòng）。注意保證定位孔的加工精度。
     （2）在設備與工件（jiàn）之間（jiān）加入支撐裝置，可以有效地減少由於鑽杆長度過大引起的孔直線度偏差。
     （3）利用長短鑽杆分段加工，每（měi）加工一（yī）段距離後退出刀（dāo）杆，對已（yǐ）加工孔（kǒng）進行檢查，有效避免一次加工到位帶來的風險。
   
     5.總結
   
     截止（zhǐ）目前已順利完成4 台（tái）產品（每台1 個）的疏水孔加工，說明內排屑噴吸（xī）鑽加工單孔、大（dà）深度和大（dà）長徑比的深孔是可行的。進一（yī）步豐富了深孔加工的加（jiā）工方式，為相關類似的產品加工提（tí）供了參考。