CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的（de）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、強度低，易引起刀具偏斜（xié），且（qiě）散熱困難（nán），排屑（xiè）不易，經常產生直徑變大、出現錐（zhuī）形或（huò）孔偏斜等現象，從而達不到質量要（yào）求。

航空發（fā）動機某噴嘴類零件（jiàn），孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達（dá）17：1。超大的深徑比更增加（jiā）了此零件的加工難度，為了加（jiā）工出合格孔，需製定合理的加工方（fāng）案，選擇合適的加（jiā）工設備（bèi）和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工（gōng）參數，最終確定（dìng）了合理的加工（gōng）方法。

一、零件簡介

某（mǒu）噴嘴類零件，總長為105mm，杆（gǎn）部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一（yī）般鋼材切削加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合（hé）金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合（hé）金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨（mó）損比加工普（pǔ）通鋼材快得多（duō），且需（xū）要切削性能更好的刀具材料。

為了解決以上加工（gōng）難點，加（jiā）工（gōng）此深孔時，必須選擇合（hé）適的加工設備（bèi）和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選（xuǎn）用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷（duàn）屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質（zhì）量難以保證，而且很容易引起堵屑或（huò）折斷鑽頭，造成更大的加（jiā）工困難，因此（cǐ）刀具（jù）最好（hǎo）選擇深孔加工（gōng）專用刀具（jù）。

設備的選用考慮到本公司產品類型（xíng）多，深孔加工（gōng）產品結構差（chà）異大，且生產批量較小，不可能購置深孔（kǒng）加工專用（yòng）機床，為（wéi）了更好地保證深孔精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合適的加工設備（bèi）來滿足（zú）深孔加（jiā）工的技術要（yào）求（qiú）。

1.刀具的選擇

深（shēn）孔加工的刀（dāo）具有（yǒu）多種，如槍鑽、噴吸（xī）鑽、套（tào）料鑽、硬質合金可轉（zhuǎn）位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸（xī）鑽（zuàn）適用於經改（gǎi）裝的車床（chuáng）、臥式加工（gōng）中心，易加工工件（jiàn）材（cái）料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加（jiā）工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位（wèi）深（shēn）孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

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

而槍鑽（zuàn）適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表（biǎo）麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

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

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀（dāo）柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，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（tú）TiC或TiN，以提（tí）高鑽頭的（de）硬度（dù）和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原（yuán）理是高壓油由鑽杆後部中孔注入（rù），經腰形孔到達切削區後迫使切（qiē）屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空（kōng）間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔鑽前角（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖（jiān）處斷離（lí）為兩段，使之較易排出。

2.設（shè）備（bèi）

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件（jiàn）旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及配（pèi）備（bèi）高壓冷卻係統的車床與立式機床（chuáng）、刀具或工件旋轉場（chǎng）合。

綜（zōng）合考慮槍鑽加工的（de）應用場合及公司現有設備（bèi）情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心（xīn），此設備（bèi）既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓內冷係統，滿足（zú）槍鑽的應（yīng）用場合。可以進（jìn）行鑽孔（kǒng）加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平（píng）衡鑽頭（tóu），不平衡的槽形意味（wèi）著切削力不平衡（héng）。

為了減（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引（yǐn）導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導（dǎo）套，而（ér）本（běn）例所選的車銑加工中（zhōng）心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍鑽切削力。通（tōng）過大量實驗數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向（xiàng）孔（kǒng）→鑽（zuàn）深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭（tóu）按不同切削參數進行試（shì）驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行（háng）了（le）多個孔的（de）鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔（kǒng）時，在滿足槍鑽引（yǐn）導作用的前（qián）提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口（kǒu）的伊斯卡中空內冷合（hé）金鑽頭和國（guó）產的四平合（hé）金鑽（zuàn）頭進行了試切加工。

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

經試驗，兩種刀具的加工（gōng）質量相似。因為此零件的批量小（xiǎo）且加工件數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇（zé）了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方（fāng）案進行試驗加工：

一種是進（jìn）入導向孔和退出深孔時（shí），均采取小於鑽削時轉數和（hé）進給率的方（fāng）法進行深（shēn）孔加（jiā）工;

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

經過試驗加工發現：第一（yī）種加工方法加工效率低且零件表麵（miàn）質量差（chà），而第二種加工方法，加工效率高且質量較好（hǎo）。

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

試驗過程中發現，1把（bǎ）槍鑽加工到第（dì）4件零件時，加工聲音（yīn）異常，於是（shì）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（jiā）工到第（dì）6件時，加（jiā）工到（dào）孔深78mm時（shí），鑽頭折斷。

經過試驗，在調低（dī）進給倍率的（de）情況（kuàng）下（xià），1把槍鑽最多加工5件零（líng）件，可防止鑽頭折斷。

在某（mǒu）些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一（yī）個直線度高、表麵（miàn）粗糙度好的（de）孔。

而且在固定所有因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速度和冷（lěng）卻液壓力後，深（shēn）孔鑽這個（gè）工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響（xiǎng），隻要是一個（gè）高質量的槍鑽（zuàn）便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足（zú）的情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。