深孔加工技术改进
利用带状切屑解决深孔内腔平底的加工操作方法
利用带状切屑解决深孔内腔平底的加工操作方法信连志（北方华安工业集团公司，黑龙江齐齐哈尔 161006）摘要：本文真对深孔内腔平底工序车削中存在的主要问题进行深入分析，结合车削实际的加工过程，阐述了刀具的材料，刀具几何参数、切削参数的选择对切屑及刀具破损的影响，优选了刀具材料、优化了刀具几何角度、刀具结构，给出相应的加工切削用量，解决弹体内腔平底加工难题，提出利用带状切屑解决内腔深孔加工的新方法和思路。
对提高产品质量降低废品率。
深孔干式切削也是一种环保的加工新技术。
关键词：干式车削；刀具角度；内腔深孔加工；带状切屑1 引言本文就深孔内腔平底工序加工中，深孔刀杆直径与排屑之间的矛盾，进行认真研究和分析，结合工艺特点及现有工艺装备条件，在原有刀具的基础上进行改进，利用长条可控带状切屑，有效的解决并提高了弹体内腔平底工序加工质量和生产效率。
2内腔平底工序工艺及破损主要问题分析（1）工艺分析：某产品内腔平底工序加工，长径比大于五，属于深孔切削加工。
为避免热处理变形等因素，内腔平底加工余量（双边）留10MM，内腔平底加工装备结构特点是：图1 固定刀台示意图将CW6163A普通车床小托板和刀台卸下，更换成一体固定刀台安装刀杆（图1），前端方孔安装使用焊接刀。
一体刀台安装稳固，为减少切削时的震动，刀杆前方安装固定套，弹体内腔直径为φ90，刀杆直径φ80。
同时也解决了刀体过长，无法在刀台安装的问题（2）刀具破损分析：原加工过程为水质切屑液冷却车削，使用YT5硬质合金焊接整体刀具，产生弧形切屑，主要以冷却液将切屑冲出。
刀具破损的主要原因是由于刀具前方定位套、刀体与弹体内腔间隙过小。
使切屑无法排出，造成切屑与刀具产生冲击，这种机械冲击造成的应力超过了刀具材料许可的强度引起崩刃、剥落或碎断。
刀具使用中基本无正常磨损，由于弹体加工过程中经常发生非正常磨损，硬质合金与弹体发生镶嵌无法修复。
且须多次走刀加工时间较长，因此影响了产品的批量生产。
机械加工过程中的深孔加工技术分析
２ ． 高压 内排屑深孔钻钻深孑 Ｌ 加工技术
２ ． １ 单 刃深孔钻钻深孔加工技术 内排 屑单 刃深 孔钻 的刀片和导 向部分采用 硬质 合金材料 ． 其刀尖 偏离 中心 ３ ｍ ｍ ． 以至于在切 削时工件 中心形成 定心尖 ， 并 能够抵消一 部分径 向切 削力 。 主切削刃形成 阶台型 ． 能够起到分 屑的作用 。 在操作 时可依据钻孔直径 大小来定其分刃数量 ， 保证排屑顺利 。 在深孔加工过程中． 各削刃的后 刀面应和被加工 的孔径错开 ． 防止 加工时对孔的表 面造成损伤 而导向垫 的尺寸则要 比刀具刃部 直径尺 寸小 ０ ． ０ ８ — ０ ． １ ｍｍ， 以免影响钻孔的直线性 。导 向垫上的倒角设计为 １ × １ ８ 。 将有利于吸人切削液从而形成油楔 。这种深孔加工技术主要应用在 求 都可以降低 。因此 ， 我们应该尽可能采用较先进的喷吸钻加工。 各种实心铸件的油缸上 ． 在实践过程 中发现其效果还是比较好的。 对不 同直径的深孔 ， 应选不 同形式的钻头加工 ． 这样可以发挥各种 深孔加工时 ． 切削 区域 的温度高 ， 为保证正常工作 ． 冷 却液的温度 一 ２ ０ 小直径深孔时用枪孔钻 ； 加工 巾 ４ ＿ ４ ０ 一 要控制在一定合适 范围内． 一般规定冷却液 的最 高工作 温度将不超过 钻头的特长。如加工 ３ 加工 ２ ０ 一 ６ ５ 深孔时 ， 用 喷吸钻 或高压 内 ４ ５ — ５ ０ ℃． 如果超过 这一数值 ． 就应 立刻采用冷却装 置如水 冷或风冷来 般孔 时可用硬质合金钻 头 ； 排屑深孔钻； 加工 ６ ５以上的深孔时用机械夹固式不重磨深孔钻 。 降低冷却液 的温度 ． 保证正常 的深孔加工 。
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科技 嚣向导
２ ０ １ ３ 年第０ ９ 期
机械加工深孔加工技术
02
深孔加工技术分类
枪钻技术
01
02
03
原理
枪钻是利用后角刀刃和切 削部分同时进行切削，实 现钻孔的加工。
特点பைடு நூலகம்
枪钻的刚性和导向性较好 ，可以加工小直径、深孔 和精密孔。
应用
广泛应用于汽车、航空航 天、机床等领域。
BTA深孔钻技术
原理
BTA深孔钻是利用切削液 通过钻头内部通道从钻头 喷出，将切屑从钻头外部 排出，实现深孔加工。
排屑问题
总结词
深孔加工中的排屑问题通常是由于切削过程中产生的切屑堆积、堵塞或排出不畅所引起的。
详细描述
为了解决排屑问题，可以采取多种措施，如优化刀具形状和切削参数、选择合适的冷却液和润滑剂、 使用振动器或超声波装置等。此外，还可以通过改变加工方式或使用专门的排屑装置来避免切屑堵塞 或排出不畅的问题。
加工要求
高精度、高强度、高耐热性
加工过程
应用效果
使用深孔钻进行粗加工和精加工，保证孔 的直径、圆度和表面粗糙度符合要求，并 进行热处理提高零件强度和耐热性
提高发动机性能和安全性，降低维护成本
案例三：某医疗器械零件深孔加工
零件名称
医疗器械微针头
加工要求
高精度、高表面质量、高一致性，微米级 尺寸
加工过程
应用
广泛应用于机械、航空航天等领域 。
挤压钻技术
原理
挤压钻是利用钻头挤压孔壁，使 材料发生塑性变形，实现深孔加
工。
特点
挤压钻具有加工硬化层浅、工件 表面质量好等优点，但需要较大
压力和较强的刚性支撑。
应用
广泛应用于机械、航空航天等领 域。
03
深孔加工机床与工具
机械加工深孔加工技术研究的论文
研究背景与意义
研究内容
本文主要研究了深孔加工技术的现状、发展趋势和存在的问题，重点探讨了深孔加工的关键技术、加工参数优化、加工质量与效率提升等方面的内容。
研究方法
本文采用文献综述、理论分析和实验研究相结合的方法，对深孔加工技术进行了全面的研究和分析。首先，通过对国内外相关文献的梳理和评价，掌握了深孔加工技术的研究现状和发展趋势。其次，结合理论分析，对深孔加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损等关键因素进行了深入研究。最后，通过实验研究，对深孔加工参数进行了优化，并验证了所提方法的可行性和有效性。
研究不足与展望
虽然本文研究的深孔加工技术在某些方面取得了进展，但仍存在一些问题需要进一步研究和改进。
未来可以进一步优化深孔加工技术的工艺参数，提高加工效率和质量。
针对不同类型的材料和产品，需要研究更加适应的深孔加工技术，以满足不断变化的市场需求。
07
参考文献
总结词
详细描述
总结词
参考文献
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机械加工深孔加工技术研究的论文
2023-10-30
CATALOGUE
目录
引言机械加工深孔加工技术概述机械加工深孔加工技术研究现状机械加工深孔加工技术改进与创新机械加工深孔加工技术实际应用案例分析结论与展望参考文献
01
引言
深孔加工技术是机械加工中的重要组成部分，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
THANKS
模具钢材料深孔加工
模具型腔深孔加工
深孔加工技术在模具制造业的应用案例
06
结论与展望
研究结论
本文研究的深孔加工技术在实际生产中得到了广泛应用，并取得了良好的效果。
加工深孔螺旋油槽
１ 支 承块 ．
２ ．刀具
３ 杆 ４ ２一 ．镗 ． Ｍ６螺钉
５ 件 ．工
加工 时 ，为 了防 止 切 屑 卡 入 支 承 块 表 面 ，利 用
了小 型空气 压 缩 机 把 气 管 固定 在 刀 架 上 对 准 工 件 内
孑 进行 气 压 冲 孔 ，使 切 屑 始 终 在 刀 具 的 前 方 掉 落 ， Ｌ
图 １ ．Ｔ件 ２ 示表 ．指 ３ ３ 镗杆 ． ４ ．垫 刀片
块 Ｒ ４圆弧 即可保 证 两轴线 一致 。 ２ 为了保 证镗 杆 在 支 承块 之 上 自由移 动 ，镗 杆 燕
找正后 ，采 用 专 用 套 筒 可 调 刀 具 在 车 床 上 直 接
镗出支 承块 圆弧 Ｒ ４ ｍ。镗支 承块 Ｒ ４ ２ｍ ２ ｍｍ 圆弧方 法
有效 地防 止 了切 屑卡 人支 承块 之 间 。
为 了保 证改 进后 的 镗杆 圆弧 Ｒ ４ ２ ｍｍ轴 线 与 工件 内孑 轴 线一 致 ，在 支 承 块 中 间处 加 工 ４ ． ｒｍ孔 与 Ｌ ，５ ８ ａ 沉孔 ４１ ｍ ＇６ ｍ，用 Ｍ８螺 钉 把 支 承块 与 镗杆 固定 ，校 正 镗杆 轴线 ，采用 专用 套 筒刀 具 在 车 床 上 镗 出支 承
）
２ ０ ０２
‘一
‘一
２ ０ ０２
‘一
利用 车床 中滑 板 与 溜 板 燕 尾 连 接 ，刀 具 可 以径 向移 动 的原 理 ，把普 通 的镗 杆 前端 处 铣 出一 段燕 尾
６ （ Ｏ
图
１
凹槽 ，采 用 一 块 ＨＴ ２材 料 铣 出燕 尾 凸槽 作 支 承 块 ６
加 工 精 度 亦 得 到 可 靠 保
证
３ 调 节螺钉 ．
深孔加工技术改进
径大小不一 ，都偏大 ，最 小为 ６ ５ ． ２ ０ ｍｍ，最大为
６ ６ ． ２ ０ ｍｍ。 经 分 析 认 为 ，钻 头 的 损 坏 是 钻 头 导 向 块 未起 到 导 向支 承 作用 ，且 与 切 削前 速 度 低 、进 给
量小而导致钻削时失稳 、钻杆颤动有关。
于 是 ，在 原 有 工艺 装 备 基 础 上 进行 了 改进 ，具 体做法如下 ： 针 对 已经加 工 出的 ８ ０ ０ ｍｍ深 的 孔 ，在车 床 上 用
（ ２ ）切削热不 易传散 ，须采 取强制有效的冷
却 方式 。
（ ３ ）切屑不易排 出 ，需要控 制切屑长短和形
状 ，并进 行 强行 排 屑 。
（ ４ ）工艺 系统 刚性差 ，由于孔的长径之 比较
大 ，钻杆 细 而长 ， 因而 支承导 向极 为 重要 。
（ ４ ） 问题 ：刚开 始钻 孔时 还 比较 顺 利 ，待
体如 下 ：
头 ，如 图２ 所示 。然后 用过渡 接
头把钻头和钻杆联接在一起。
（ ３ ）原 始 加 工 方 法 ：最 初
图 ２ 内 排屑 式
合 金钻头
（ １ ）不能直 接观察到 刀具切 削情况 ，只能凭
经验 、听声音 、看切屑、观察机床负荷和压力表 、
触摸 振 动等 来 判 断切 削 过程 是 否正 常 。
实 体 棒 料 经 调 质 处理 至硬 度２ ２ ０ ～２ ５ ５ ＨＢ Ｗ 后 制 作
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的迅速发展、新型材料 的出现、加工精度要求越来 越高 ，孔加工难 度越 来越大 ，深孔加 工往往 成为
而成。加 工前 的毛坯 尺寸为 ｌ ５ ０ ｍｍ×３ ０ １ ０ ｍｍ，
高精度深长孔加工方法
学院: 机械工程学院专业班级: 学号: 姓名:高精度深长孔的精密加工一、历史背景枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。
其主要历史背景是：一次世界大战（1914〜1918年）首次使战争扩大到世界规模。
帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。
而继续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。
于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。
第一次世界大战中的火炮二、传统加工工艺及存在的问题在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。
若钻头刚性差，则震动更大，表面形状误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。
传统深孔的加工流程三、工艺路线与刀具的改进本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进单管内排屑深孔钻的由来单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。
其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。
机械加工中深孔加工技术的研究
机械加工中深孔加工技术的研究摘要：在机械工程行业壮大发展的背景下，机械化工艺水平，深加工技术在现实生产活动中得到了广泛应用，该项技术虽然能创造出较好的效益，但是客观上讲技术应用中还滞留着一些问题。
本文简单分析了深孔加工技术应用的重点与难点，包括技术操作难度较高、钻孔操作有应局限性、碎屑外排环节有问题等，简单分析以上状况的成因，以促进深加工技术有效应用为目标，总结技术要点及应用策略，希望能给同行实践过程带来些许帮助。
关键词：机械化加工；深加工；难点分析；技术应用引言机械加工制造是我国的传统行业之一，其直接关系着国民经济的整体发展水平。
机械化加工生产中可供选择的技术方法有很多，深加工就是其一，其在促进我国机械加工水平全面提升方面表现出良好效能。
深孔通常是孔长度和直径比大于5~10的孔。
通常而言，在机械化加工生产中，深孔的实际加工数量在总量内占比约50%。
综合以上数据，能够认识到做好深孔加工工作的必要性。
为了能全面提升深孔加工效率与质量，应积极研发适宜且高效化的深孔加工技术，并结合实际情况持续完善技术应用过程，彰显新技术的优势，促进我国机械行业获得更大的发展进步。
1深孔加工技术的重点和难点1.1技术应用难度较高主要体现在如下几个方面[1]：一是基本上是孔径小，孔深大的条件下进行生产，受限于设备或刀具因素的制约，加工时出口位置容易产生偏差。
二是由于孔深大，切削过程中切屑不能及时有效地排出孔，以致加工时容易发生金属屑堵塞造成孔壁局部的不良状况，甚至刀具断裂的情况。
三是配备的钻头及定位夹具均会对深孔加工技术应用效果产生较大的影响。
长时间进行深孔加工作业会导致定位导向件发生不同程度的磨损问题，以致深孔半径、深度等指标和设计要求之间出现很大的出入，不仅影响加工的精准度，还弱化深孔加工技术的价值。
四是造成钻头及加工夹具发生磨损情况的因素不唯一，而加工部位的冷却效果差、温度较高等被认定是引起磨损问题的两大主因。
1.2深孔钻加工有一定局限性钻孔作业过程中，加工零件的材质可切削性，被加工的孔深与孔径比例也局限于加工条件，钻孔的刀具刚性和排屑效果也会限制深孔的加工质量。
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2. 活塞杆的深孔加工
（ 1 ）加工零件特点 图 1 所示零件为某型天
是又连续换了一只高速钢钻头，又导致切削部位过 热烧蚀、退火。此时，已钻到800mm深处，就再也 无法进行下去了。 该工件完工日期迫在眉睫，即使花上几千元联 系外协加工，也没有哪个单位愿意承接。我们冷静 下来查找原因，现场分析，提出以下导致钻头损坏 的原因： 一是内排屑油压过小，钻杆排屑孔小且不圆，
T工 艺
echnique
栏目主持 赵宇龙
深孔加工技术改进
中国船舶重工集团公司第722研究所 （湖北武汉 430079） 杨德群 徐家品
孔的加工是机械加工中最常见的加工形式。当 长径之比大于 5 时，则为深孔加工。随着机械工业 的迅速发展、新型材料的出现、加工精度要求越来 越高，孔加工难度越来越大，深孔加工往往成为 “卡脖子”工序。因而充分了解和认识深孔加工的 原理及特点，对提高深孔加工的效率，保证产品质 量都是十件采用 45 钢 实体棒料经调质处理至硬度 220 ～ 255H B W 后制作 而成。加工前的毛坯尺寸为 150mm × 3 010mm ， 要求在毛坯上加工一深盲孔，孔径为 65m m 、深 2 800mm，长径之比达43倍。 （2）原始工艺装备：最初 所采用的工艺装备：一是 55mm 钻 杆 ， 其 内 孔 为 2 8 m m ； 二 是
64.95m m ，小于所钻出的孔径尺寸，硬质合
金导向起不到支承导向的作用，其间隙过大， 钻杆颤动，钻头的硬质合金撞击工件内壁，导 致硬质合金头崩刃或撞掉。
3. 加工改进措施
（ 1 ）工艺装备改进：在对已加工的孔进行了 认真的测量后，证明已钻的 800m m 深的孔及其孔 径大小不一，都偏大，最小为 65.20m m ，最大为
5. 结语
在科技高度发展的今天，新的材料，新的刀
图3 导向支承联接套
具，新的加工方法越来越多，应用越来越广，在满 足产品质量的前提下，如何运用合理的加工方法， 最大限度地提高生产效率将是我们永不改变的目 标。 （收稿日期：20121201）
（ 2 ）切削参数调整：在改进了工艺装备基础 上，又对切削参数进行了调整，即：提高主轴转 速、钻杆箱转速、加工切削速度，加大进给量，具 体调整值如附表所示。
65m m内排屑式镶硬质合金钻
头，如图 2 所示。然后用过渡接 头把钻头和钻杆联接在一起。 （3）原始加工方法：最初
图2 内排屑式 合金钻头
所采用的加工方法是：首先在卧式车床加工引孔
65.16mm × 190mm ，然后上深孔钻镗床，进行钻
孔。加工时，主轴箱主轴转速为112r/min，钻杆箱 转速为81r/min，工件与钻头相对转速为193r/min， 切削速度为 39.4m/m i n ；进给量为 13.51m m/m i n ， 内排屑冷却油压为0.3MPa。 （4）问题：刚开始钻孔时还比较顺利，待 钻头在钻入 600m m 深后，钻杆发生颤抖；再钻到 740mm深时，钻头硬质合金镶块挤掉或崩刃。后来 连续换了两个钻头，也将硬质合金挤掉或崩刃。于
65.10mm。活塞杆内孔孔径检验合格。
4. 经验与体会
通过以上深孔加工中的成功实践我们总结出以 下几点经验和体会： （ 1 ）进行深孔加工，关键是引孔的加工，引 孔的尺寸应比钻头大 0.01 ～ 0.03m m ，表面粗糙度 值为Ra=3.2μm。 （ 2 ）导向套的木质导向键最好比钻头的实际 尺寸大 0.20m m ，可减少摩擦力，又可真正起到支 承导向的作用。 （3）为了使排屑顺畅，油压选0.4～0.6MPa为 宜。 （ 4 ）切削速度为 60 ～ 85m/m i n ，给进量应为 0.009 ～ 0.15m m/r 。这条经验在加工过程中体会最 深，当切削速度和给进量增加到以上范围时，反而 切削平稳，加工十分顺畅。 通过对工件特性的分析，正确选取合适的装夹 方法、刀具材料、主要几何参数及切削用量，可以 很好地解决深孔加工中由于切削力和切削热的影 响，并且在保证工件加工质量的前提下，提高生产 效率。
图1 活塞杆
2013年 第7期
使排屑困难，切屑滞流在钻头切削部位，导致硬质
32
冷加工
T工 艺
echnique
合金钻头切削部位挤掉或挤裂。 二是钻头的硬质合金导向部分尺寸为
切削参数调整表
主轴转速 钻杆箱转速 相对转速 切削速度 进给速度 油压 /r·min－1 /r·min－1 /r·min－1 /m·min－1 /mm·min－1 /MPa 原始 状态 改进后 状态 112 140 81 170 193 310 39.4 63 13.51 32 0.3 0.4
1. 深孔加工的特点
由于深孔加工是在封闭状态下进行的，加工过 程中无法观察其切削状态，故有其独特的特点，具 体如下： （ 1 ）不能直接观察到刀具切削情况，只能凭 经验、听声音、看切屑、观察机床负荷和压力表、 触摸振动等来判断切削过程是否正常。 （ 2 ）切削热不易传散，须采取强制有效的冷 却方式。 （ 3 ）切屑不易排出，需要控制切屑长短和形 状，并进行强行排屑。 （ 4 ）工艺系统刚性差，由于孔的长径之比较 大，钻杆细而长，因而支承导向极为重要。
（ 3 ）改进后加工：在加工过程中钻杆振动较 大，是因为木键太紧，与孔壁摩擦力较大引起的， 但切屑排出较为流畅，切屑为“马蹄状”，剩下 的2m长的深孔仅用了70min就完成了。当退出钻头 时，钻头完好无损，测量退出后的导向木键尺寸为
66.20m m 。经分析认为，钻头的损坏是钻头导向
块未起到导向支承作用，且与切削前速度低、进给 量小而导致钻削时失稳、钻杆颤动有关。 于是，在原有工艺装备基础上进行了改进，具 体做法如下： 针对已经加工出的800mm深的孔，在车床上用 木键支承的方式，将其扩镗至 65.6mm，使孔径差 异减小，从而使其导向键真正起到支承导向的作 用。 用调质处理后的45钢制作一个导向支承联接套 （见图 3 ），并采用桦木材料做导向键。木键的导 向支承直径为 65.9mm，使其能紧贴管壁，经浸油 膨胀后，更能起到支承导向作用。