​CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與（yǔ）孔徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加工是機械加（jiā）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（jù）細長（zhǎng），剛性差（chà）、強度低（dī），易引起刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生（shēng）直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴（pēn）嘴類零件（jiàn），孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深（shēn）徑比更增加了此（cǐ）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（hé）適的加（jiā）工設備（bèi）和刀（dāo）具。筆者經（jīng）過試件的試切（qiē）加工，選擇合適的加工參數（shù），最終確定了合理的加工方（fāng）法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆（gǎn）部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表（biǎo）麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比（bǐ）為（wéi）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（duì）於（yú）一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命要低50%以上，且加工效率（lǜ）低，成本高。高溫合金孔（kǒng）加（jiā）工主要難點是：

①切削力大，消（xiāo）耗機床功率大;

②孔加工是半封（fēng）閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排（pái）出，遠離刀尖，刀（dāo）具（jù）磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要（yào）求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普（pǔ）通（tōng）鋼材快得多，且需要切削性能更好的刀具材（cái）料。

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

二、加（jiā）工工藝設計（jì）和分析

零件深孔加工（gōng）選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，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、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專（zhuān）用刀具。

設備的選用考慮到本公司產（chǎn）品類型多，深（shēn）孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能購置（zhì）深孔加工專用機床，為（wéi）了更好地保證深孔精度要求，結合工（gōng）廠實際，選擇合適的加工設備來（lái）滿足（zú）深孔加工（gōng）的技術要求。

1.刀具（jù）的選擇

深孔加工的刀具（jù）有多種，如槍鑽（zuàn）、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式深孔加（jiā）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（gōng）件材料;套料鑽、內排（pái）屑深孔（kǒng）鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質（zhì）合（hé）金可轉位深孔（kǒng）鑽一般最小鑽削直（zhí）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（qiē）削液進行潤滑，需專用的加工設（shè）備。

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

經對上述幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實際情況，研究決（jué）定（dìng）采用（yòng）槍鑽進（jìn）行此深孔的（de）加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有（yǒu）油孔，以加強鑽（zuàn）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（miàn）可塗TiC或TiN，以提高鑽頭（tóu）的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削（xuē）區後迫使切屑隨切削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁間空間排（pái）出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以（yǐ）便製造。它無橫刃（rèn），鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓（yuán）錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽（zuàn）削回（huí）轉工件中心上的（de）孔（kǒng），加工時，通常是（shì）工件旋轉（zhuǎn），鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及配備（bèi）高壓冷卻係統的車床與立式機（jī）床（chuáng）、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加（jiā）工的應用場合（hé）及公司現有（yǒu）設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既（jì）可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應（yīng）用（yòng）場合。可以進行鑽孔加工（gōng）。

3.槍鑽（zuàn）引導孔加（jiā）工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平（píng）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，需要靠導套或（huò）引（yǐn）導孔分擔。

典型的槍鑽機床上（shàng）配有槍鑽引導套，而本例所（suǒ）選（xuǎn）的車銑加工中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。通過大量實驗數據得出（chū）：

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

4.工（gōng）藝試驗與分析

深孔加工工序（xù）草圖如圖3所示，由圖可（kě）知，用（yòng）軟三（sān）爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔（kǒng）的順序進行（háng）零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以（yǐ）不同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時（shí），我們（men）選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同（tóng）的切削參數進行了多個孔的鑽削試（shì）驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿（mǎn）足槍鑽引導作用（yòng）的（de）前提下，筆者也兼顧了刀（dāo）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（sì）平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口（kǒu）刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速（sù）可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損（sǔn），但費用較高;國產刀具（jù）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（yòng）同樣（yàng）遠遠低於進口刀具的（de）費用（yòng）。

經試驗，兩種刀具（jù）的加工質量（liàng）相似。因為此零件的批量小且加（jiā）工件數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費（fèi）用較低的（de）四平合金鑽頭。

(2)深（shēn）孔加工。

深孔加工我（wǒ）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（shí），均采取小於鑽削時轉數和（hé）進給率的方法進行深孔加工;

另一（yī）種（zhǒng）是（shì）以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉（zhuǎn）數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加工（gōng）方（fāng）法（fǎ）。

經過試驗加工發現：第一種加（jiā）工方法（fǎ）加工效率（lǜ）低（dī）且零件表麵質量差（chà），而第二種加工方法，加（jiā）工效（xiào）率高且質量較好。

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

試驗過程中（zhōng）發現，1把槍鑽加工到第4件零件（jiàn）時，加工聲音異常，於是調（diào）低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件的（de）加工，但加工到（dào）第（dì）6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

在某些（xiē）加工範（fàn）圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有因素，如主軸轉速、進（jìn）給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工（gōng）序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表（biǎo）現。

它不僅適用於專用槍（qiāng）鑽（zuàn）機床，同時在高壓內冷和導向（xiàng）滿足的情況下也適用於車銑複合加工中（zhōng）心和（hé）數控車床，經濟適（shì）用性強，有一定的推廣價值。