​CNC數控機床深（shēn）孔加工要訣

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械（xiè）加工中的一道難題，尤其（qí）是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具（jù）細長，剛（gāng）性差、強度低，易引起刀具偏（piān）斜（xié），且散熱困難（nán），排屑不易，經常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現象，從而達不到（dào）質量要（yào）求。

航空發動（dòng）機某噴嘴類（lèi）零件（jiàn），孔徑為（wéi）Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑比達17：1。超大（dà）的深徑（jìng）比更增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合（hé）理的（de）加工方案，選擇合適的加工設備和刀具（jù）。筆者經過試件的試切加工，選擇（zé）合（hé）適（shì）的加工參數，最終確定了（le）合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總（zǒng）長為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，屬於深（shēn）孔加工的零件，其材料為（wéi）難加工的（de）GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一般鋼材（cái）切削加工，刀具壽命要低50%以上，且（qiě）加工效（xiào）率低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

②孔加工是（shì）半封閉的切削，產（chǎn）生的高切削熱和切屑難以及時（shí）排出，遠離（lí）刀尖（jiān），刀具磨損更為（wéi）劇烈;

③用普通的鑽削方法難以（yǐ）保證高溫合（hé）金孔的精度要求。

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

為了解決以上加工難點，加工（gōng）此深孔（kǒng）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（jì）和分析

零件（jiàn）深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽（zuàn），而（ér）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（cāo）作者（zhě）勞動強度大、質量難以（yǐ）保證，而且很容（róng）易引起堵屑或（huò）折斷鑽頭，造（zào）成更大的加工（gōng）困難（nán），因此刀具最好選擇（zé）深孔加工專用刀具。

設備（bèi）的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差（chà）異大，且生產批量較小（xiǎo），不（bú）可能購（gòu）置深孔加（jiā）工專用機床，為了更好地保證深孔精度要（yào）求，結（jié）合工（gōng）廠實際，選擇合適的加工設備來滿足（zú）深孔加工的技術（shù）要求。

1.刀具的選擇

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

噴吸鑽適用於經改裝的車床（chuáng）、臥式加工（gōng）中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小（xiǎo）鑽削直徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹（gàn）式深孔加工係統主要是利用壓（yā）縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削（xuē）液進行潤滑，需（xū）專（zhuān）用（yòng）的加工設（shè）備。

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

經對上述幾（jǐ）種深孔加工刀具的對比及本（běn）廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行（háng）此深（shēn）孔的加工。

槍鑽由硬（yìng）質合金鑽尖、鑽杆和（hé）刀柄（bǐng）三部（bù）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（shùn）利（lì）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TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度（dù）和耐磨性（xìng）;鑽（zuàn）杆一般選用40Cr無縫（féng）鋼管。

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

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無（wú）橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時（shí）鑽尖前方形成小圓錐，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（lái）鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給（gěi），較適用於加工中心及配備高壓（yā）冷（lěng）卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍（qiāng）鑽加（jiā）工（gōng）的應用場合（hé）及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者（zhě）選擇了（le）車銑複合加工中心，此設（shè）備既（jì）可實現零件旋轉（zhuǎn），又配備高壓（yā）內冷係統，滿足槍鑽的應用（yòng）場合。可（kě）以進行鑽孔（kǒng）加工（gōng）。

3.槍鑽引導孔（kǒng）加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味著（zhe）切（qiē）削力不平衡。

為了減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（zuàn）機床上（shàng）配有槍（qiāng）鑽引導套，而本例所選的車銑加工中（zhōng）心不是槍（qiāng）鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有夾（jiá）具，無法設計（jì）導套。

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

槍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.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可（kě）知，用軟三爪裝夾，以定（dìng）位（wèi），夾緊，按車端麵（miàn）→鑽導（dǎo）向孔（kǒng）→鑽深孔（kǒng）的順序進行零件的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔時（shí），以不同廠家的（de）鑽頭按（àn）不同切削參數進行試（shì）驗（yàn）加工;鑽深孔時（shí），我（wǒ）們選擇（zé）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了多個孔的（de）鑽削試驗。

(1)引導（dǎo）孔加（jiā）工。

鑽引導孔（kǒng）時，在（zài）滿足槍鑽（zuàn）引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的（de）四平合金鑽頭（tóu）進行了試切加工。

經過多個孔的（de）試驗加工，發現進口刀具切削參數比（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（nài）磨損，但費用較高;國產刀（dāo）具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣（yàng）遠遠低於（yú）進口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量（liàng）相似。因為此零件的批量小且加工件數（shù）少（shǎo），在（zài）滿足加工質量的前提下，我們選擇了費（fèi）用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采（cǎi）用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采取小（xiǎo）於鑽削時轉數（shù）和進給率的方法進行深孔加工;

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

經（jīng）過試驗加工發現：第一種加工方法（fǎ）加工（gōng）效率低（dī）且零件表麵（miàn）質量差，而第二種加工方（fāng）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（dì）二種加工方法進（jìn）行了刀具壽命試驗。

試驗過程（chéng）中發現，1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲音異常（cháng），於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順（shùn）利完成第4件和第5件的加工，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（diào）低進給倍率的情況（kuàng）下，1把槍鑽最（zuì）多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在（zài）某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽（zuàn）不能（néng）解決的深孔和高精度孔加工問題，可（kě）鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定（dìng）所有（yǒu）因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速（sù）度和（hé）冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標（biāo）準（zhǔn）”工序，不受操作員技術（shù）的影響（xiǎng），隻要是一個高質（zhì）量的槍鑽便可（kě）在生（shēng）產過程中提供一致的表現。

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