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　　深孔钻削的直径范围可以从最小的直径（如微钻孔中的0.015英寸）一直到船坞和轴类工作中的20至30英寸直径的孔。一些深孔钻削应用非常极端，以至于业内许多人常常没有意识到。虽然当今的技术和设备可以处理最深和最大的孔，但并非所有应用都需要极端的深度与直径比。

　　孔的直径通常决定了所需的技术类型以及可以实现的深度与直径之比。

　　微钻孔

　　微钻孔是一种独特的工艺，能够加工直径从0.0039英寸到最大0.059英寸的孔。

　　“在微钻中，机器、刀架和加工过程都会影响加工能力和孔质量。”伊利诺伊州Hoffman Estates的BIG DAISHOW销售副总裁Michael Herman说。“就精度而言，主轴的机床跑偏或TIR（总指示器跑偏）以及刀架的控制都很重要。如果可能的话，带冷却通道的工具是一种资产。然而，当涉及到30倍刀径以上的情况时，冷却通道可能不是一个选择。相反，使用一个将冷却液置于工具表面周围的螺母可以帮助清除切屑。”

　　首先，您必须确保机器具有可重复性，尤其是在进行刀具更换时。重要的是要验证刀具是否能够准确地、反复地放入主轴的同一位置。

　　其次，当需要高精度时，高质量的刀座就变得至关重要。无论您使用液压刀座还是夹头，都要确保没有跳动。这样有助于保持刀具的精度和TIR，并最大限度地减少断裂。

　　第三是工艺。例如，随着钻孔深度接近80xD，这就不再是一个单工序的过程。

　　Herman说：“可能需要一个四工序的流程才能获得所需的刀具寿命。工艺从定位钻开始，它实际上会打出一个导引孔和定位。重要的是，导引钻的直径比实际孔径大几微米（或具有plus/plus公差），因为你不希望在孔壁上摩擦。它会钻到大约2xD的位置。”

　　接下来，第二个工具可以是9xD的钻头，具体取决于材料和入口的平坦程度。然后会使用20xD的钻头，再使用40xD的钻头，最终达到80xD。

　　“当然，你也可以直接使用一个80xD的钻头来完成所有的工序，但这样一来80xD钻头就会承受所有的磨损。如果我们分解这个过程，使用多个钻头实际上会更加经济高效。”Herman说。

　　SPHINX微型钻头旨在确保最大的刀具寿命、精度和工艺可靠性，即使是最小的直径。它们具有各种独特的钻尖几何形状、凹槽长度和柄直径。

　　另一种选择是使用更大的钻头，如40xD的钻头，以非常低的转速创建导引孔。一旦打出了导引孔（2xD），就增加转速并开启冷却液，开始啄钻循环，确保始终钻进（2xD到5xD），而不是完全钻出孔。

　　Herman说：“利用可变深度啄钻循环来控制切屑尺寸，它会在孔内上下移动，直到清除所有切屑。钻头不会完全退出，因为如果钻头完全退出，在重新进入孔时可能会跳动并断裂。这可能会非常耗时，特别是如果需要从导引孔钻到80xD的孔。需要多次啄钻。微钻在10倍刀径后是实心硬质合金而非有槽口，这意味着需要更频繁地退出孔来破碎切屑。”

　　尽管微型钻孔相当常见，但确保孔的质量和直线度还是需要一些学习过程。如果孔的角度或公差出现问题，检查确保机器正常运行是一个好的开始。材料的变化，如从棒料变为锻件，或材料硬度的变化都可能产生很大影响。

　　Herman说：“随着钻孔深度的变化，调整啄钻循环非常重要。保持使用更刚性的工具，例如20xD或40xD的钻头，并在需要时使用它，以确保钻头的稳定性和孔的质量不受影响。当然，你绝对不希望过度进给钻头。”

　　微型钻头具有独特的硬质合金颗粒，为钻头提供了更大的灵活性。新型钻头设计采用递减螺旋角设计，有助于提高孔定位精度，并采用较长的螺旋槽，使切屑可以比普通螺旋槽钻头更有效地被拉出。

　　深孔钻孔

　　深孔钻孔工具是加工中心和专用深孔钻孔机的首选选择。

　　Unisig公司的首席执行官Anthony Fettig说：“深孔钻孔工具专为直径在1/8到1英寸范围内的主流直径孔而设计。它们可以做得更大，但有一个经济上的理由，即当钻头变得太大时，它开始变得不太合算。”

　　只要机床具有高压冷却液并通过主轴提供，并且通过切割参数进行切屑控制，深孔钻孔可以轻松生产20xD至30xD的孔。

　　Anthony Fettig说：“一般来说，使用深孔钻头可以轻松钻出20xD或30xD的孔。但是，当钻到40xD时，情况会变得更加困难，因为此时钻头会开始跳动，并且您会真正注意到深孔钻孔的物理特性开始起作用。”

　　当您向100xD移动时，漂移管理成为讨论的重要部分。在这些情况下，了解孔的性质很重要。只需要一个孔吗？还是需要一个在特定公差范围内的直孔？

　　BTA钻孔系统通常可以产生从5/8英寸到机器可以处理的最大尺寸的孔。BTA在更深的孔加工应用中确实表现出色，例如100xD，它可以产生质量更好的孔，并且使用比枪钻同类产品更高的进给率。

　　有一种切割高深度直径孔的策略。抵消孔漂移的一种方法是零件的反向旋转，这对于圆柱形零件来说可以非常有效地完成。如果反旋转不可行，请根据Fettig的建议，回归金属切削的最佳实践。

　　“有时您可能需要减小切削力并减少需要清除的切屑量。你可能会在孔的前半部分使用更高的进给，然后在深入孔内时减缓速度以控制切削力。如果你从一个较短的钻头开始，效果会更好。用短钻头钻半个孔，然后用较长的钻头来完成。”

　　在极端的应用中，例如大约400xD的范围，可能需要更换刀具六次或更多次才能有效地达到深度。

　　“一个好的经验法则是使用尽可能短的工具来钻孔。对于100xD的孔，不建议在机器中放置又长又细的非刚性刀具。”Fettig说道。“特别是对于那些没有振动导向器以保持工具直的加工中心来说，这一点尤为重要。遵循一个有效的钻孔策略将确保获得高质量的孔。”

　　深孔钻床在孔外设有导向系统，以在钻孔时稳定工具。这使您能够使用一个工具从头到尾加工100xD的孔。然而，确保减小进给的程度，这比使用多个工具对孔进行分阶段加工时更为重要。

　　BTA钻井

　　作为另一种选择，可以使用深孔钻削工具，即“Boring and Trepanning Association（BTA）”深孔钻削系统。

　　“使用BTA钻孔系统，孔尺寸通常从5/8英寸开始，然后可以增大到机器可以处理的尺寸。然而，随着刀具变得越来越大，需要更大的马力来驱动刀具，并且需要更大的冷却液压力来清除切屑。今天的机器通常可以覆盖各种不同的尺寸。”Sunnen业务开发经理Mark Sollich说。

　　如果孔径小于1英寸，深孔钻孔和BTA钻削都是合适的选择。然而，需要注意的是，在100倍刀径范围内的深孔中，BTA通常会产生更高质量的孔，并使用比深孔钻孔对应物更高的进给速率。

　　一旦进入2英寸直径的孔，BTA钻削几乎总是正确的选择，因为它提供更好的比例刚度，使孔更趋于直。

　　“使用100xD范围内的BTA，您无需放慢速度即可保持直线度，”Sollich说道。“如果零件是实心的，例如钢坯，则必须使用带有可转位刀片和可转位导垫的钻头之类的东西来创建一个初始孔。”

　　在应用需要非常严格的公差和具有良好表面光洁度的非常直的孔的情况下，仅钻孔可能是不够的。

　　可以对瓶子进行钻孔以绘制孔内部的轮廓。例如，一旦创建了导向孔，就可以对其进行固定，并且可以应用可编程轮廓车削来为起落架部件或石油和天然气部门的零件创建特征。

　　“所钻的孔可能需要沉孔工具才能将孔打开到更大的尺寸。倒角将有助于减少孔中的漂移量，大约减少一半。这些工具中最准确的是拉式倒角刀具。不是像钻头那样推刀具，而是将杆引入已经具有孔的零件的内径（ID）中。您拧紧拉式倒角刀具，然后将其拉过现有孔”Sollich说。

　　由于杆在拉动过程中始终受到恒力和张力，因此该工具可以创建一个非常直且高精度的孔。“经过倒角处理后，您可以使用刮削和滚压光整工具进入孔中，这将使孔更大。刮削工具将在孔中产生均匀的峰和谷。在工具的背面，它有一排光整工具，将孔中的峰和谷压平，对材料进行冷加工，打开孔，并产生非常光滑的表面，Ra值从4到6，几乎像镜子一样。”Sollich说。

　　连续倒角也是常见的做法。例如，如果孔被钻到3英寸直径、20英尺深的孔中，使用倒角刀具将孔扩大到3.25英寸。再进行一次倒角处理，将其扩大到3.5英寸，并重复直到孔达到预期直径。

　　“然后，我们可以在大孔和小孔之间放置半径过渡，这意味着孔经历了三次连续的精加工、公差或尺寸目标，”Fettig说。

　　可以进行瓶形孔加工，以形成孔的内轮廓。例如，一旦创建了导孔，将其夹紧并应用可编程轮廓车削来为起落架部件或石油和天然气部门的零件创建特征。

　　“虽然钻孔是重要的，但并不是所有的工作都能完成。”Fettig说。“这是关于创建一个复杂的深孔加工特征。”

　　然而，当涉及到非常大的直径时，应考虑使用刨削的过程。这个过程将从孔直径的内部创造一个实心的块。

　　“例如，当您车削一个10英寸直径的孔时，孔本身恰好是正确的尺寸，但您还会得到一个8英寸或9英寸直径的材料芯，”Sollich说。“这种材料可用于较小的组件或出售给其他车间。这不仅可以降低材料成本，而且由于此过程需要的马力比钻头少30％，这也是另一个好处。”

　　精加工平底孔

　　完成平底孔盲孔通常需要进行整形以包括平底，这包括额外的操作。

　　“钻孔后，下一个操作是成形工具，您可以将成型工具拧在同一根杆上，将工具向下送入孔的底部，然后将其送入任何底部配置。对于平底，成形刀具或滚刀上的刀片将在孔的底部创建配置。”Sollich说。

　　虽然平底孔在大型孔中更为常见，但在微钻孔中不太常见，尤其是在非常大的深度时。

　　“在微钻孔中，80xD的平底孔是一项具有挑战性的操作，”Herman说。“它通常是一个具有钻孔深度或钻通深度的孔。”

　　作者：Lindsay Luminoso

　　来源：Metalworking technology

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