​CNC數控機床深孔（kǒng）加工（gōng）要訣

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強（qiáng）度低，易引起刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排（pái）屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔（kǒng）偏斜等現象，從而（ér）達不到質量要求。

航（háng）空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑（jìng）比（bǐ）達（dá）17：1。超大的深徑比更（gèng）增加了此零件的加工難度，為了加工出合格（gé）孔，需製（zhì）定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的（de）試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為（wéi）Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的（de）零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相（xiàng）對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低50%以（yǐ）上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工主要（yào）難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及（jí）時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用（yòng）普通的鑽削（xuē）方（fāng）法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫（wēn）合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快（kuài）得（dé）多，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決（jué）以上加工難點，加工此深孔時，必（bì）須（xū）選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝（yì）設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削（xuē）方式，需加（jiā）長麻花鑽，而且要斷屑加（jiā）工，不僅加（jiā）工精度低、表（biǎo）麵粗糙度（dù）差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷（duàn）鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀（dāo）具（jù）最好（hǎo）選擇深孔加工專（zhuān）用刀具。

設備的選用考慮到本公司產（chǎn）品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量（liàng）較小，不可能購置深孔加工專用機床，為了更（gèng）好地保證深孔精度要求，結合工廠（chǎng）實際，選擇合適的加工設備來（lái）滿足深孔（kǒng）加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔（kǒng）加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽（zuàn）的鑽孔直徑不適合（hé）鑽（zuàn）加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉（zhuǎn）位深孔鑽一般（bān）最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用（yòng）壓縮空（kōng）氣（qì）進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備（bèi）。

而槍鑽適用（yòng）於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度（dù）H7～H10級的（de）深孔。

經對上述幾種深孔加工刀具的（de）對比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽（zuàn）杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強（qiáng）鑽頭冷（lěng）卻潤滑和使切屑（xiè）順利排（pái）出，並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原（yuán）理是高壓油由鑽（zuàn）杆後部中孔（kǒng）注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑（xiè）隨切削液（yè）由V型槽與工件孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它（tā）無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成（chéng）小圓（yuán）錐，可（kě）使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出（chū）。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工（gōng）件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於（yú）加工中心及（jí）配備高（gāo）壓冷卻（què）係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的（de）應用場合及（jí）公司現有設備情況，在此零件加工（gōng）時，筆者選擇了車銑複合加（jiā）工中心，此設備既可實現（xiàn）零件旋（xuán）轉，又配備高壓（yā）內冷係（xì）統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以（yǐ）進行鑽孔加工（gōng）。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非（fēi）平衡鑽頭，不（bú）平衡的槽形意味著（zhe）切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠導套或引導孔（kǒng）分（fèn）擔。

典型的（de）槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車（chē）銑加工中心不是（shì）槍鑽專用機（jī）床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引（yǐn）導孔（kǒng）的方式（shì）來平衡（héng）槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽直徑（jìng），直徑應比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔（kǒng）加工工序（xù）草圖如圖3所示，由圖（tú）可知，用（yòng）軟三爪裝夾，以（yǐ）定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深（shēn）孔的順序進行（háng）零件的深孔加工。

鑽（zuàn）導向孔時（shí），以不同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗（yàn）加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和（hé）不同的切削參數進行（háng）了多個孔的鑽（zuàn）削試驗。

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽（zuàn）頭進行了試（shì）切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多（duō），轉（zhuǎn）速可以達到2500r/min，進給（gěi）率為50mm/min，而（ér）且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀（dāo）具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀（dāo）具的加工（gōng）質量相似。因為此零件的批量小且加工件（jiàn）數少，在（zài）滿足（zú）加工質量的（de）前提下，我們選擇了費（fèi）用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工（gōng）。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的方（fāng）法進（jìn）行深孔加工;

另一種是以較低轉數和（hé）進（jìn）給率反轉進入導向孔，以零轉（zhuǎn）數和G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經過試驗加工發（fā）現：第一種加（jiā）工方法（fǎ）加工效率低且（qiě）零（líng）件表麵質量差，而第二種加工方法（fǎ），加工效率高且質量較好。

因此，在保證（zhèng）足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發（fā）現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加（jiā）工到孔深（shēn）78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍（bèi）率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件（jiàn），可防止鑽頭折斷。

在某些加工（gōng）範圍內，槍（qiāng）鑽能（néng）解決麻花（huā）鑽不能解決的深孔（kǒng）和（hé）高精度（dù）孔加工問題，可（kě）鑽（zuàn）出（chū）一個直線度高、表（biǎo）麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速度（dù）和（hé）冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序（xù）便（biàn）成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影（yǐng）響，隻要是（shì）一個高質量的（de）槍鑽便可（kě）在生產過程中提供一（yī）致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內（nèi）冷和導向滿足的情況下也（yě）適用於車銑複合加工中心（xīn）和數控車床，經濟適用性強，有（yǒu）一定的（de）推廣價值。