​CNC數控機床深（shēn）孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與（yǔ）孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題（tí），尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差（chà）、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱（rè）困難，排屑不易，經常產生直徑變（biàn）大、出現錐（zhuī）形或孔偏（piān）斜等（děng）現象，從而達（dá）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（de）深徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需（xū）製定合理（lǐ）的加工方案，選擇合（hé）適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切（qiē）加工（gōng），選（xuǎn）擇合（hé）適的加工（gōng）參數，最終確定了合理的（de）加工方法。

一、零件（jiàn）簡介

某噴嘴（zuǐ）類零件，總長為105mm，杆（gǎn）部內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙（cāo）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（gāo）溫合（hé）金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效（xiào）率低，成本高。高溫合金（jīn）孔加工主（zhǔ）要難點是：

①切削（xuē）力大（dà），消耗機床（chuáng）功率大;

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

③用普通的鑽削方（fāng）法難以保證（zhèng）高溫（wēn）合金孔的精度要求。

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

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

二、加工工藝設計（jì）和（hé）分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花（huā）鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工（gōng）精（jīng）度（dù）低、表麵粗糙度差,加工效（xiào）率低、操作者勞動強度大、質量（liàng）難以保證，而且很容易（yì）引起堵屑或折（shé）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用（yòng）刀具。

設備的選用考（kǎo）慮到本公司產（chǎn）品（pǐn）類型多，深（shēn）孔加工產品結構差異（yì）大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工專（zhuān）用機床，為了更好地保證深孔精度要求（qiú），結合工（gōng）廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的（de）技術要求。

1.刀具的選擇

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

噴吸（xī）鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加（jiā）工工件材料;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直（zhí）徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質合金可轉位深（shēn）孔鑽（zuàn）一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹（gàn）式深孔加工係統主要是利（lì）用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用（yòng）霧化（huà）切削液進行潤滑，需專用的（de）加工（gōng）設備。

而槍鑽適用於加工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（shàng）述幾種（zhǒng）深孔加工刀具的對比及本廠的實際情況（kuàng），研究決定采用槍（qiāng）鑽進行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和（hé）刀柄三部分組成。

槍鑽（zuàn）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（zhì）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（xìng）;鑽（zuàn）杆一（yī）般選用40Cr無縫（féng）鋼管。

其原（yuán）理是高壓（yā）油（yóu）由鑽杆後部中孔注入，經（jīng）腰形孔到達切（qiē）削區後迫使切屑隨切削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱（chēng）外排屑。

此類深孔鑽前（qián）角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖（jiān）前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之（zhī）較（jiào）易排出。

2.設備

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

綜合考慮槍（qiāng）鑽加工（gōng）的應用場合及公司現有設備情（qíng）況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零（líng）件旋轉，又（yòu）配備高壓內冷係統，滿足（zú）槍鑽的（de）應用場合。可以（yǐ）進（jìn）行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加（jiā）工（gōng）

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平（píng）衡。

為了減少鑽（zuàn）頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔（kǒng）分擔。

典型的槍（qiāng）鑽機（jī）床上配有槍鑽引導套，而本（běn）例所選的車銑加工（gōng）中心不（bú）是（shì）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（kǎo）慮用鑽（zuàn）削引導孔的方式來平衡槍鑽切（qiē）削力。通過大量實驗數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加工（gōng）工序草圖如圖3所示，由圖可（kě）知，用軟三爪裝夾（jiá），以定位，夾緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深孔加工。

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

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者（zhě）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平合金鑽頭進行了試切加工。

經過（guò）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，轉速可（kě）以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數（shù）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（yuǎn）遠（yuǎn）低於進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質量（liàng）相似（sì）。因為此零件（jiàn）的批量小且（qiě）加（jiā）工件數少，在滿足加工質量（liàng）的前提下，我們選擇了費用較低的四平（píng）合金鑽頭（tóu）。

(2)深孔（kǒng）加工。

深（shēn）孔加工我們采用了兩種加（jiā）工方案進行試驗加工：

一種是進入導向孔和（hé）退出深孔時，均采取小於鑽削時轉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，以零轉數和G0的速（sù）度快速退出深（shēn）孔的加工方法（fǎ）。

經過試驗加工發現：第一種加（jiā）工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（lǜ）高且質量較（jiào）好。

因此，在保證足夠冷卻壓（yā）力的情況下，選擇第二種加工方（fāng）法進行了刀具壽（shòu）命試驗。

試（shì）驗過程中發現，1把槍鑽加工到第（dì）4件（jiàn）零件時，加工聲音異常，於（yú）是調低進給（gěi）倍率為90%，繼續加工，可（kě）順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

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

而且在固定所有（yǒu）因素（sù），如主軸轉速、進給（gěi）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”工序，不受操作員技術的影響，隻要是（shì）一個高（gāo）質量的槍鑽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（zuàn）機床，同（tóng）時在高壓內冷（lěng）和導向滿足的情況下也適用於車（chē）銑（xǐ）複合加工中心和數控車（chē）床（chuáng），經濟適用性強，有一定的推廣價值。