2023年4月19日发(作者：sofc)龙源期刊网
深孔钻加工工艺浅析
作者：郭威
来源：《硅谷》201垃圾分类演讲
4年第20期
摘 要 在切削加工中，孔加工约占加工总量的1/3，而深孔加工又占孔加工的40%，目前钻
削加工单从精度、工艺及经济上都占有优势，在将来一段时间仍将继续使用，深孔加工目前面
临的难题-刀具折断，刀具折断包括工件也会报废，成本浪费极大，针对上述加工情况对深孔
加工关于刀具工艺从切削参数、刀具顶角角度设计、切削工艺等方面阐述为断刀问题解决提供
参考。
关键词 深孔；麻花钻；引导钻；韧带；顶角；挠曲
中图分类号：TH6 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）20-0104-02
深孔加工一直是困扰机加行业的难题，深孔一般定义为：深径比值即L/D（孔的深度尺寸
与孔的径向尺寸之比称孔的深径比）≥10为深孔[1]。例如缸盖的油道孔及缸体斜油孔它们的深
径比往往大于20，缸体的主油道孔深径比高达25。
在加工中，因深孔属半封闭式加工，刀具悬伸较长，刚性相对较弱，加工中易发生振刀，
使得钻孔的导向发生偏斜，对加工效果产生影响；切削液在加工中不易达到切削区域，造成切
削区域散热困难，切屑不易排出；局部温度升高会加剧刀具粘屑现象，工件加工表面出现划
伤，工件加工质量下降，若继续加工最终会导致刀具折断在加工孔中，工件也会报废。
深孔加工目前常用刀具分为麻花钻和枪钻，目前钻削加工刀具材质均以硬质合金为主，麻
花钻属于双刃加工，枪钻属于单刃加工，仅从刀具结构上就能看出两种刀具在加工效率上麻手写春联
花
钻大于枪钻，目前机加行业但凡要求加工效率都在使用麻花钻，所以本文将以麻花钻加工为例
对深孔加工工艺进行分析。
深孔加工都存在一个共性：刀具长度属虎和属兔的婚姻相配吗
长三国志2013
（也就是深径比大），刀具刚性相对差，受到阻力
后极易发生挠曲现象（弯曲变形），造成刀具刚开始加工时就会出现受轴向力成语接龙大全500个
作用发生挠曲变
形，严重时出现断刀，即便是降低刀具转速和进给刀具挠曲现象依然严重，为此深孔钻加工前
都需一把引导钻刀具为深孔钻加工出引导孔。
1 引导钻的作用
1）为深孔钻加工引导孔，因引导钻长度短，整体刚性强可在毛坯表面加工出孔系（如缸
体、缸盖铸件毛坯面，曲轴连杆颈球面）。
2）深孔钻进入引导孔后，刀具侧面受到支撑，对深孔钻在径向方向有约束作用。
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2 引导钻的设计要求
1）引导钻的作用是为深孔钻加工出引导孔，待深孔钻顺利引入后，对其加工起到约束作
用，此过程中深孔钻不参与加工，为此引导钻的径向设计尺寸要比深孔钻径向尺寸大，一般尺
寸控制在0.02-0.05 mm。
2）刀具加工中刀具顶角部位一定要先与工件接触从而起到定心作用，为此引导钻的顶角
就要比深孔钻的顶角大，使深孔钻接触工件时，顶尖优先切削刃接触。通过实践经验验证，引
导钻的顶角比深孔钻的顶角要大5-10这样可使钻头在加工中具有更好的稳定性[2]。
3）引导钻的加工深度，对于引导钻的加工深度一般控制在深孔钻的3倍径尺寸左右，过
浅深孔钻加工提速时，不足以对径向挠曲变形产生约束，刀具在主轴转速的带动下被甩断。
4）有一种情况，要引起注意，部分深孔加工要求带有阶梯。如图。
要对图纸中的阶梯部位引起重视，值得一提的是同情的英文
，切削过程实则是一种挤削过程，如果刀
具设计，修磨不合理后角刀具偏小，挤削现象明显，孔口发生变形，深孔钻进入引导孔受阻，
刀具出现切削刃部崩损，严重时刀具挤在孔口，造成刀具折断。这对刀具设计人员及修磨人员
提出注意。
3 深孔钻的设计要求
深孔钻在加工过程中，刀具要长时间与孔壁接触发生摩擦，这种摩擦在一定程度上是有益
的（起到支撑作用），深孔钻加工，这种摩擦力求减小进行控制，如若不然刀具磨损产生的扭
矩一但超过刀具本身承受能力势必会发生刀具折断。在加工中因孔的深度是一定的，要减小摩
擦就要减小刀具与孔壁的接触面积，有效方法采用双韧带设计刀具这样做的目的。
1）有效减小刀具与孔壁的接触面积，这样能有效控制不必要的摩擦。
2）采用双韧带刀具能有效平衡两侧的径向力，位置度和平行度更有保证。
4 深孔钻加工过程可大致分为以下几个步骤
1）进入引导孔过程中，深孔钻尚无任何支撑，主轴转速要控制在一定范围，转速过高，
刀具在离心力作用下，会被甩断。
2）深孔钻进入引导孔，此过程中深孔钻实际上尚未进行切削，但在主轴带动下，刀具在
径向方向会存在窜动，即便此时主轴转速很低，刀具势必会与引导孔孔壁发生摩擦，所以此过
程中刀具要低进给进给，以5深孔钻为例，此过程转速和进给控制在s=500（r/min）f=0.08-
0.1（mm/r）左右。深孔钻以不变的加工参数移动到距离引导孔孔底约1 mm时，机床开通切
削液循环，（为后面加工提供冷却、润滑、排屑）。切削液提前打开会造成深孔钻钻头发生微
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量颤动，尤其是在有阶梯孔的深孔加工中，极易造成在入口处偏离孔中心。深孔钻从引导孔底
孔钻深约2-3倍径深度，后提高加工参数，有效保证深孔钻加工有足够的支撑。
3）下一步工艺，通常为节省时间和优化加工程序，均采用：深孔钻低进给和低转速加工
到2-3倍径深度时，在未采取任何措施时便对主轴转速和刀具进给提升，这种工艺存在弊端，
在5以下刀具表现显著，加工中的进给突变对切削刃的冲击是很大的，足可以超过刀具本身
的承受，出现刀刃崩损，这种情况是很危险的，一但刀刃崩损在不及时更换刀具的情况下，就
会出现断刀风险。为避免此现象发生，通常都会在刀具变速前使刀具在进给方向退刀约1
mm，此时提高主轴转速和进给量，使刀具高转速和高进给时切削工件。这样刀具开始切削时
就是已高转速和高进给加工，不会再加工中出现切削力突然变大的情况。能有效改善刀具断刀
问题。高速切削时，主轴转速和进给也要根据实际工况，结合机床稳定性、切削液供给压力、
工件铸造特性等诸多因素更改加工参数。
实际案例：某公司机加工采用小巨人立式加工设备，加工工件材质为ADC12，5深孔
钻，加工参数s=3000（r/min）f=0.12（mm/r），多次加工中出现断刀，后对工件进行剖切发
现：1）刀具排屑槽有铝屑尚未排除。2）加工过的孔壁发黑。3）刀具后刀面发黑。
排屑槽中铝屑 孔壁发黑
通过上面的三种现象可以得出，切削时刀具进给量相对较小出现刀具“干磨”现象，导致刀
具后刀面与刀具韧带与工件非正常摩擦。改善方法：针对现状主轴转速s不变，f由0.12提升
到0.15；未排出的铝屑以小扇形状态存在，且无粘结现象，说明刀具断屑没有问题，问题出现
在刀具切削液从刀头喷出时的压力是否满足要求，压力小不足以驱动加工中产生的切屑，造成
铝屑堵塞。通过实验验证，刀头切削液压力确实存在问题，后更换切削液提升泵，理论压力由
15Mpa提升到30Mpa。之后经加工验证和工件剖切孔壁发黑，后刀面磨损，排屑槽有排不出去
的铝屑现象消失。
4）深孔通常是和其他孔贯通的，当刀具加工到贯穿位置时，刀具的刃部受力发生急剧变
化，表现在切削刃不在同一时间切出，而是一先一后，这样先切出的刃部就失去支撑，两侧支
撑力平衡状况被打破，刀具受另一侧切削力作用，钻头发生偏移，偏移过大，体现在刀具上，
刀具会发生折断；体现在工件上位置度发生变化，深孔的平行度就会出现超差现象，这种情况
在机加工中是不可避免的，为有效减小断刀和位置不良问题，通常在距贯通位置5 mm时，主
轴转速和进给要降低到原数据的1/3，这样能有效降低刀具切出时受力不平衡的状况，位置度
和平行度也有很好的改善。
5）刀具退刀，退刀时因深孔钻的加工特点，受在平行度方面的限制，刀具在孔中存在挠
曲变形现象，所以退刀时不能采用快速退刀方式，但转速和进给可比进刀时快些，具体参数可
根据实际加工工况而定。
5 总结
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深孔加工一直是机加行业的难题，随着科技的发展，刀具在材质方面发生了很大变化，但
加工效率摆在了面前，深孔加工不仅仅是加工出深孔就能满足的，对孔的精度，表面质量和平
行度均提出了更高的要求。
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考文献
[1]杨顺田，候忠坤.深孔钻削中受力分析与切削参数[J].组合机床与自动加工技术2013
（1）.
[2]魏继忠，徐海生，赵家彬.发动机深孔钻加工探讨[J].芜湖瑞利精密装备有限责任公司.
