​CNC數控機床深（shēn）孔加工（gōng）要（yào）訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔（kǒng），深孔加工是機械加工中的一道難題（tí），尤其（qí）是（shì）大深徑比的深孔加工（gōng），難點在於刀具細長，剛性差、強（qiáng）度（dù）低，易引起刀具偏斜，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（piān）斜等現象，從而達不到質量要求。

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

一、零（líng）件簡（jiǎn）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（miàn）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（wēn）合金孔加工相對（duì）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。高溫合金孔加工主要（yào）難點是（shì）：

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（de）高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖（jiān），刀具磨損更（gèng）為劇烈;

③用普通的鑽削（xuē）方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加（jiā）工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多（duō），且需要切削性能更好的（de）刀具材料。

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

二、加工工（gōng）藝設計和分析（xī）

零件深孔加工選用常規的鑽（zuàn）削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不（bú）僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞（láo）動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭（tóu），造成更大的加工困難，因此刀具最（zuì）好選擇（zé）深孔加工專用刀具。

設備的（de）選用考慮到本公司產品類型多（duō），深孔加工產品（pǐn）結構差（chà）異大，且生產批量較小（xiǎo），不可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精（jīng）度（dù）要求，結合工廠實際，選（xuǎn）擇合適的加工設備來滿足深（shēn）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（zuàn）、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的（de）車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材（cái）料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合（hé）鑽加工（gōng）Ф6mm的小孔;硬質合金可轉（zhuǎn）位深孔鑽（zuàn）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（jìn）行排屑和冷卻，使用（yòng）霧化切（qiē）削（xuē）液進行潤滑（huá），需專（zhuān）用的加工設備（bèi）。

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

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

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔（kǒng），以（yǐ）加強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順利排出，並選擇韌性（xìng）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（mó）性;鑽杆一（yī）般選用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

其原理是高（gāo）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隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一（yī）般為0°，以便製造（zào）。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽（zuàn）尖前（qián）方形成小（xiǎo）圓錐，可使切（qiē）屑在鑽尖處斷離為兩段，使（shǐ）之（zhī）較易排出。

2.設備

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

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓（yā）內冷係統，滿（mǎn）足槍鑽（zuàn）的（de）應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引（yǐn）導（dǎo）孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導（dǎo）套或引導孔分擔。

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

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

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

4.工藝試驗與（yǔ）分析

深（shēn）孔加工工序草圖如圖3所示（shì），由（yóu）圖可知，用（yòng）軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵（miàn）→鑽導向孔→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深孔（kǒng）加工。

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

(1)引導孔加工。

鑽引導（dǎo）孔（kǒng）時，在（zài）滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問（wèn）題，分別選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試（shì）切加工。

經過多（duō）個孔的試（shì）驗加工，發現（xiàn）進口刀（dāo）具（jù）切削參數比國產刀具要高（gāo）許多（duō），轉速可（kě）以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較（jiào）耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低（dī），轉速為600r/min，進給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣（yàng）遠遠低於進（jìn）口刀具的費用。

經試驗，兩（liǎng）種刀具的加工（gōng）質量相（xiàng）似。因為此零件的批量小且加工件數少，在（zài）滿（mǎn）足加工質量的前提下，我們選擇了費用較（jiào）低的（de）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（dǎo）向孔和退出深孔（kǒng）時，均采取小（xiǎo）於（yú）鑽削時轉（zhuǎn）數和進給率的方法進行深孔加工;

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

經過試（shì）驗加工發現：第一種（zhǒng）加工（gōng）方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程（chéng）中發現，1把槍鑽加（jiā）工到第4件零件時，加工聲音異（yì）常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件（jiàn）和第5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔（kǒng）深78mm時，鑽（zuàn）頭折（shé）斷。

經過試驗，在調低進給倍率（lǜ）的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折（shé）斷。

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

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進（jìn）給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”工序，不受（shòu）操作員技（jì）術的影響，隻（zhī）要是一個高質量的槍鑽便可在生產過（guò）程中提供一致的表現。

它不僅適用於（yú）專用（yòng）槍（qiāng）鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足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（de）推廣價值。