CNC數（shù）控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深（shēn）孔是指孔（kǒng）深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工（gōng）是機械（xiè）加工中的一道難題，尤（yóu）其是大深徑比的深（shēn）孔加工，難點（diǎn）在於（yú）刀具細（xì）長，剛性差、強（qiáng）度低，易引起刀具偏斜，且（qiě）散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不（bú）到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑（jìng）比達17：1。超大的深徑比更增（zēng）加了此零件的加（jiā）工（gōng）難度，為了加工出（chū）合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經（jīng）過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理（lǐ）的加工方法。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件（jiàn），總長為（wéi）105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於（yú）深孔（kǒng）加工（gōng）的零件，其材料為（wéi）難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加（jiā）工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）命（mìng）要低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金（jīn）孔加工主要難點是（shì）：

①切削力大，消（xiāo）耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削（xuē）方法難以保（bǎo）證（zhèng）高溫合金孔的精度要求（qiú）。

④高溫合（hé）金孔加工（gōng）中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且（qiě）需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決以上加（jiā）工難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規（guī）的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不（bú）僅加工（gōng）精度低、表麵（miàn）粗糙度差,加工效率低、操作者勞（láo）動（dòng）強度大、質量（liàng）難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困（kùn）難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具（jù）。

設備的選用（yòng）考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品（pǐn）結構差異大，且生產批（pī）量（liàng）較小，不可能購置深孔加工專用機床（chuáng），為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實（shí）際，選擇合適的加工設備來滿足深（shēn）孔加工的技術要（yào）求。

1.刀具的選擇

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

噴吸鑽適用於經改裝的（de）車床、臥式加工中心（xīn），易加工工件材料;套料鑽、內排屑（xiè）深孔鑽（zuàn）的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽（zuàn）削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要（yào）是利用壓縮空氣進行（háng）排屑和冷（lěng）卻，使用霧化切削（xuē）液（yè）進行潤滑（huá），需專用的（de）加工設備（bèi）。

而（ér）槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精（jīng）度H7～H10級的深孔。

經對（duì）上述幾種深孔加工（gōng）刀具（jù）的對比及本廠的實際情況，研究（jiū）決定采（cǎi）用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽（zuàn）由硬質合（hé）金鑽尖、鑽杆和刀柄（bǐng）三部分組成。

槍鑽鑽尖上（shàng）開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並（bìng）選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為（wéi）基體，表麵（miàn）可塗TiC或TiN，以提高鑽（zuàn）頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑（xiè）隨切（qiē）削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空（kōng）間排出，故稱（chēng）外排屑。

此類（lèi）深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃（rèn），鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離（lí）為（wéi）兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加（jiā）工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給（gěi），較適用於加工中心（xīn）及配備高壓冷卻係統的車床（chuáng）與（yǔ）立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考（kǎo）慮槍鑽加工（gōng）的應用場合及公司（sī）現有（yǒu）設備情況，在此零件加工時（shí），筆者選擇了車（chē）銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進（jìn）行鑽孔加工。

3.槍鑽引（yǐn）導孔加工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切（qiē）削力，需（xū）要（yào）靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例（lì）所選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有（yǒu）夾具，無法設計導套（tào）。

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

槍鑽引（yǐn）導孔（kǒng）的深度應（yīng）為（wéi）1～2倍槍鑽直徑（jìng），直徑應比槍（qiāng）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（gōng）工序草圖如（rú）圖3所示，由圖可知，用軟三爪（zhǎo）裝夾（jiá），以定位，夾緊，按（àn）車端（duān）麵→鑽導向（xiàng）孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔時，以不（bú）同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試驗加（jiā）工;鑽深孔時，我們（men）選擇（zé）了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的（de）切削參數進行了多個孔的（de）鑽削試（shì）驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍鑽引（yǐn）導作用的（de）前提（tí）下，筆者也兼（jiān）顧了刀具（jù）成本問（wèn）題，分（fèn）別選擇進口的伊斯卡中空內冷（lěng）合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔（kǒng）的試驗加工，發現進口刀具切（qiē）削參數比（bǐ）國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨（mó）損，但費用較（jiào）高;國產刀具的切削（xuē）參數偏（piān）低，轉速為（wéi）600r/min，進給率（lǜ）僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠（yuǎn）低於（yú）進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種（zhǒng）刀具的加工質量相似（sì）。因為此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的（de）前提下，我們（men）選擇了費用較（jiào）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案進行試驗加工：

一種是進入導向孔（kǒng）和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉（zhuǎn）數和進給率的方法進行深孔加工（gōng）;

另一種是（shì）以較（jiào）低（dī）轉數和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔（kǒng）的加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率低（dī）且零件表麵（miàn）質量差，而第二種加（jiā）工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情（qíng）況下（xià），選擇第二種加工方法（fǎ）進行了刀具壽命試驗（yàn）。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲（shēng）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（dàn）加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

在某些加工（gōng）範圍內，槍鑽能解決（jué）麻（má）花鑽（zuàn）不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個（gè）直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給（gěi）速度和冷卻液壓力後（hòu），深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準（zhǔn）”工序，不（bú）受操作員技術的影響，隻要是一個（gè）高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）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的情（qíng）況下也（yě）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（guǎng）價值。