第十二章 推镗加工

1、镗刀体上设置有多个导向块，大大提高了镗刀在 加工中的稳定性和镗杆的刚性，减轻了振动，提高了加 工精度。
2、在保证可靠断屑的条件下，采用一定压力的大流 量切削液进行冷却、润滑和排屑，可避免切屑对已加工 表面的划伤。
3、镗刀在切削中产生的径向切削分力由导向块的支 反力来平衡，可减弱镗削中的弯曲振动。
3、合理导向
由于深孔的长径比大，刀杆细而长，刚性较低，易产 生振动，并使加工的孔偏歪而影响加工精度和生产效率 ，因此深孔加工的导向问题需很好的解决。目前，在深 孔加工刀具中，都有2个以上导向块，使刀具在工件内 孔中以3点定圆，自行导向，解决了刀杆刚性不足的问 题。另外，在刀具切入时，还需要有导向装置和辅助支 承。
3.1 滚压加工的特点
滚压加工与切削加工相比，有以下特点：
（1）可降低零件表面的表面粗糙度，一般表面粗糙度R。可达0.2 ～0.05μm，特别是对软金属（如铜、铝及其合金等）可得到很 好的表面粗糙度，部分可代替精磨、研磨、珩磨和抛光等精加工 工序。
（2）强化金属表层，并保持金属纤维组织的完整。一般可使工件 表面层的显微硬度HV比原始硬度提高10%～60%，表面硬化层 可达0.2～5mm;可提高零件的疲劳强度5%～30%，使被加工零 件提高承受交变载荷的能力。
第十二章 深孔加工
第一节 深孔加工的基础知识
1.1 深孔的定义 孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类，也包括介于
两者之间的中深孔加工。一般规定孔深L与孔径D之比 大于5～10，即L∕D＞5～10的孔称为深孔；L∕D≤5的孔 称为浅孔。
孔深度与直径之比，决定了孔加工工艺系统的刚度 及刀具结构上特点。L∕D增大，工艺系统刚度降低，切 屑排出及冷却、润滑的难度加大。
主轴箱
支撑架
｛｝
床头花篮
输油器
尾座
2.5 输油器的结构
图3输油器 1—前导向套；2—护盖；3—隔套；4—轴承架；5—中间接；6—圆螺母；7—轴
承架；8—套筒；9—输油器座；10—后导向套；11—锥套；12—调节螺母
2.6 深孔镗刀的结构
深孔镗刀在结构上具有深孔刀具的共性，即有导向 块，有排屑孔或进切屑液孔。深孔镗刀有多种结构形 式，常见的有焊接式硬质合金深孔镗刀、机械夹固式 硬质合金深孔镗刀和机夹可转位式硬质合金深孔镗刀 等。由刀块的位置和刀体内孔的形式，确定镗刀的镗 削方式。
（5）滚压加工与其他精密加工工艺相比，具有较高的 生产率。滚压工具结构简单，制造容易，操作方便， 刀具耐用度高，在普通车床、钻床、镗床上均可使用 。
（6）滚压加工适用于各种被加工材料，如碳素钢、合 金钢、铸铁、有色金属等。但对于原始硬度很高的零 件（超过HB400），其强化效果并不显著。一般以被 滚压材料的表面硬度不超过HB350为宜。
削能校正已有孔上的缺陷，如圆度误差、直线度误差 ，从而获得良好的几何精度和表面粗糙度。一般情况 下，镗孔精度可达IT7～IT8，表面粗糙度Ra可达3.2 ～0.4μm。
深孔镗削兼有普通镗削和深孔钻削的特点 ，深孔镗 削通过以下方法解决振动和镗杆刚性问题以及断削和 排削问题：
深孔镗削正是针对这些问题吸取深孔钻的优点，其特 点是：
图--粗镗头 1—粗镗刀体；2（7—9）—导向键；3—调整螺钉；4—导向合金
5（8—10）—垫片；6—紧定螺钉；11—压紧螺钉；12—镗刀
图—带修光刃的双刃镗刀块 1、刀体12、刀体23、紧固螺钉4、调整螺钉
第三节 深孔滚压加工
滚压加工是在常温状态下用滚压工具对零件表面 施加压力，使金属表面层产生塑性变形，修正零件表 面微观不平度，降低表面粗糙度数值；改变零件表层 的金相组织，形成有利的残余应力分布，提高零件的 物理机械性能和使用寿命。多数情况下，它可代替零 件的表面处理（如表面淬火、镀铬等）及精加工序（ 如研磨、珩磨、抛光等）。它是内孔精加工的一种精 密强化加工方法，在机械加工中具有独特的加工意义 。
4、观察镗削过程困难，往往只能根据切屑的颜色或形 状、切削的声音、镗杆的振动来判断镗削过程是否正常 。
2.2 深孔镗削的分类
送进力方向
排削方式
推镗
拉镗
内排削 外排削 前排削 后排削
工序特征
粗镗
精镗
按主运动
工件旋转
刀具旋转
2.3 切削液的注入方式
切削液从镗杆后端输入
切削液从授油器输
2.4 深孔钻镗床的结构
深孔加工在我国20世纪50年代研制了群钻，自1958年开始使用 BTA钻头；70年代，研制并推广喷吸钻法；到1978年，DF法已在我 国设计完成并正式用于生产；1989年成功研制外排屑枪钻系统； 1994年，又成功研制了多尖齿内排屑深孔钻。
深孔加工的设备现多采用常规机床，如深孔钻镗床、深孔磨床 、珩磨机及通用车床改造成的深孔钻镗床。近年来，已出现数控深 孔钻镗床。
图--滚柱滚压工具 1—滚压元件；2—支承体
（2）滚轮式（见图）：滚压元件为滚轮，滚轮轴线偏斜一个 角度β，以减小滚轮与工件的实际接触面积，提高单位滚压力 。在滚压时，工件表面与滚轮表面之间产生一定的速度差， 既有相对滚动，也有相对滑动，两种运动形成滚压与挤压的 综合效果，加大了工件表层金属的塑性变形，可强化和改善 工件表面质量。 滚轮式与滚珠式相比其特点是：滚压效果显著，可采用 较大进给量；滚轮寿命长，可以进行修磨；滚轮的材料、几 何形状及偏斜角等的选择余地大，滚压力大，但要求工艺系 统刚性要好，机床的功率要大。
1.3 深孔加工的特点
深孔加工是处于封闭或半封闭状态下进行的，故具有 以下特点：
1不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验或使 用简易的电流（电压）表来判断切削过程是否正常。
2切削热不易传散。一般切削过程中80%的切削热被切屑 带走，而深孔加工只有40%，刀具占切削热的比例较 大，扩散迟、易过热，刃口的切削温度可达600℃，必 须采用强制有效的冷却方式。
（2）加长的导向键（见图11）导向性能好，同时也起到了承 托刀具的作用，及 润滑效果更好。
（4）利用刀头后端的调整螺钉，使加工尺寸更易控制。
（5）可拆卸的导向键，易于更换，节约成本。同时，通过更 换底部垫片，可以随时调整，加工不同孔径。
※ 焊接式深孔镗刀如图5所示，它由硬质合金刀片2、 硬质合金导向块1和刀体3焊接而成。该刀结构简单， 刚性好，制造方便，使用灵活，应用比较广泛。但焊 接式深孔镗刀存在着焊接缺陷，如刀片产生微观裂纹 和硬度降低，刀体随刀片一起报废。并且随着直径增 大，该缺点愈加突出。
图5焊接工深孔镗刀 1—导向块；2—硬质合金刀片；3—刀体
1—调整斜铁；2—刀垫；3—可转位刀片；4—导向块； 5—刀体；6—调整螺钉；7—刀垫压紧螺钉；8—导向块压紧螺钉
※粗镗头 该粗镗头（见下图）是我公司自主研发的深孔加工刀具，适 用于Φ63-Φ320缸筒内孔的粗加工。具有以下特点：
（1）通过尾端的特殊方牙螺纹与镗杆联接，保证与镗杆中心 线等高，更加利于尺寸精度的控制。
切削热不易传散，切屑不易排出，因此必须采用强 制冷却和强制排屑措施。目前采用高压将切削液通过 钻杆或内部直接送入切削区，起到冷却、润滑作用后 ，将切屑由钻杆内部或外部排出，达到强制冷却和排 屑的目的。
2、切屑的处理
排屑问题从切削过程来看，与分屑、卷屑和断屑三方 面密切联系。采用分屑和断屑措施来降低切屑容屑系 数（切屑容积与所切除金属体积之比），并应使切削 过程稳定，避免出现切屑开头突然变化和无规律状态 。
图--工件表面金属层变形
3.3 滚压加工方式
（1）滚珠式（见图）：滚压元件为钢球，滚压时它与工件加工 表面呈点状接触，因此所施加的压力虽小，但单位滚压力较大 ，足以使工件表面产生一定的塑性变形。在滚压过程中，滚动 摩擦阻力使钢球随阻力的方向转动，钢球与工件之间只有相对 滚动，而无相对滑动。工件表面不会产生擦伤现象，因而表面 粗糙度较小。同时，钢球磨损均匀，且磨损量较小，使用寿命 较长。这种滚压方式适宜压光刚性较差的工件。
以上三个问题，构成了深孔加工技术的核心，所用的 刀具、装置和设备，构成了深孔加工系统。所以深孔加 工技术可定义为：使用一定压力的冷却润滑液及排屑系 统，采用导向良好的深孔刀具、机床和附加装置，来达 到高效、高精度的加工深孔的目的。
第二节 深孔镗削系统
2.1 深孔镗削的特点 深孔镗削是提高深孔加工精度的一种方法。深孔镗
（3）扩大配合零件的有效接触面积（一般较磨削后大20%左右） ，从而提高了零件的耐磨性和稳定性，改善了与其相配零件的配 合特性，如加速其磨合性、改善相对运动的工作条件、或提高过 盈配合的可靠性等。
（4）滚压加工过程中，工作平稳，受力均匀，产生热量少，一般 不产生表面退火、烧伤和裂纹等缺陷。但若滚压量过大，塑性变 形严重，孔表面易起皮或撕裂。
1.2 深孔加工的发展
1、18世纪初发明了扁钻；
2、1860年美国人改进了扁钻，发明了麻花钻；
3、20世纪初，由于枪炮生产的发展，发明了枪钻；
4、1943年，德国海勒公司发明毕涅耳加工系统，也就是我们常 说的内排屑深孔钻削系统，改进后称BTA法；
5、1963年，山特维克公司发明了喷吸钻法；
6、20世纪70年代中期，日本结合BTA及喷吸钻法的优点发明了DF 法，即单管双进油。
3切屑不易排出。由于孔深，切屑经过的路线长，容易发 生阻塞，造成刀具崩刃。因此，切屑的长短和形状要 加以控制，并要进行强制性排屑。
4工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制，孔的长径比较大 ，钻杆细而长，刚性差，易产生振动，钻孔易走偏， 因而支承导向极为重要。
1.4 深孔加工过程中要解决的问题
1、冷却、润滑与排屑
（7）内孔滚压加工的尺寸范围较大，加工直径为Φ2～ Φ500mm，可加工浅孔和深孔。
由此可见，滚压加工主要功用是精整尺寸、压光表 面、强化表层。不同的滚压方式其功用也有所侧重。 根据工件的尺寸、结构、具体用途、尺寸精度及表面 粗糙度的不同要求，可采用不同滚压方式和不同结构 的内孔滚压工具。