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分重要的。

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。

2.活塞杆的深孔加工

图1 活塞杆

（1）加工零件特点 图1所示零件为某型天线液压综合试验台中的活塞杆，该零件采用45钢实体棒料经调质处理至硬度220～255HBW后制作而成。加工前的毛坯尺寸为φ150mm×3010mm，要求在毛坯上加工一深盲孔，孔径为φ65mm、深2800mm，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φ55mm钻杆，其内孔为φ28mm；二是φ65mm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：最初所采用的加工方法是：首先在卧式车床加工引孔φ65.16mm×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/min；进给量为13.51mm/min，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600mm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，使排屑困难，切屑滞流在钻头切削部位，导致硬质合金钻头切削部位挤掉或挤裂。

图2 内排屑式合金钻头

二是钻头的硬质合金导向部分尺寸为φ64.95mm，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800mm深的孔及其孔径大小不一，都偏大，最小为φ65.20mm，最大为φ66.20mm。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φ65.6mm，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φ65.9mm，使其能紧贴管壁，经浸油膨胀后，更能起到支承导向作用。

图3 导向支承联接套

（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。

切削参数调整表

（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φ65.10mm。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0.01～0.03mm，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0.20mm，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/min，给进量应为0.009～0.15mm/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。

5.结语

在科技高度发展的今天，新的材料，新的刀具，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。