​CNC數控機床深孔加工要訣（jué）

什麽叫深孔?

深（shēn）孔是（shì）指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工是機械（xiè）加工中的（de）一道難題（tí），尤其是大深（shēn）徑比（bǐ）的深孔加工，難點在於刀具（jù）細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏（piān）斜，且散熱（rè）困難，排屑（xiè）不易，經常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

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

一、零件（jiàn）簡介

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

這類高溫合金孔（kǒng）加工相對於一（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難（nán）點（diǎn）是：

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求（qiú）。

④高（gāo）溫合金孔加工中，刀具磨損（sǔn）比加工普通（tōng）鋼材快得多，且需要切削性能更好的刀（dāo）具材料。

為（wéi）了（le）解決以上加工難點，加工此（cǐ）深孔時（shí），必須選擇合適的（de）加工設備和刀具（jù），保證零件的（de）加工精度。

二、加（jiā）工工藝設計和分析

零件深孔（kǒng）加工選用常規的鑽（zuàn）削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要斷屑加工，不（bú）僅加工精度低、表（biǎo）麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容（róng）易引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭，造成更（gèng）大（dà）的加工困難（nán），因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具（jù）。

設備的選用考慮到本（běn）公司產品類型多，深孔（kǒng）加工產品結構差異大，且生產批量較小，不（bú）可能購置深孔加工專用機床，為（wéi）了更好（hǎo）地保證深（shēn）孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具（jù）有多（duō）種，如槍鑽、噴吸（xī）鑽、套料鑽、硬質合（hé）金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係（xì）統等類（lèi）型。

噴吸（xī）鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料（liào）;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑（jìng）不適合鑽加工（gōng）Ф6mm的（de）小孔;硬質合金可轉位深（shēn）孔鑽一般最（zuì）小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主（zhǔ）要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻（què），使用霧化切削液進行（háng）潤滑，需專用的加工設備。

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

經對上（shàng）述幾種深（shēn）孔加工刀具的對（duì）比及本廠的實際（jì）情況，研究決定（dìng）采用槍鑽進行此深孔（kǒng）的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部（bù）分組成（chéng）。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭（tóu）冷卻潤滑（huá）和（hé）使切屑順利排出（chū），並選擇韌（rèn）性和抗振性均較佳的硬質合金作（zuò）為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理（lǐ）是高（gāo）壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形（xíng）孔到達切削區後迫（pò）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（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無（wú）橫刃，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為兩（liǎng）段，使之較易排出。

2.設備（bèi）

槍鑽（zuàn）是用來鑽削回（huí）轉工件中心上的孔，加工時，通常是（shì）工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工（gōng）中心及配（pèi）備高壓冷（lěng）卻係統的車床與立式機床（chuáng）、刀具（jù）或工件旋轉場（chǎng）合。

綜合考慮槍鑽加工的應用（yòng）場合（hé）及（jí）公司現有設備情況，在（zài）此零件加（jiā）工時，筆者選擇（zé）了車銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配（pèi）備高壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加（jiā）工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了（le）減少（shǎo）鑽頭周邊（biān）的（de）徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所（suǒ）選的車銑加工（gōng）中心不是（shì）槍鑽專（zhuān）用機（jī）床，沒（méi）有配備導套，且沒有夾（jiá）具，無（wú）法設計導套。

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

槍鑽（zuàn）引導孔的（de）深（shēn）度應為1～2倍（bèi）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（gōng）藝試驗與分析

深孔（kǒng）加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三（sān）爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽（zuàn）頭按不同切削參（cān）數進行試（shì）驗加工;鑽深孔時，我們選擇了（le）伊斯（sī）卡（kǎ）的槍鑽，以不同的加工方（fāng）法和不同的（de）切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯（sī）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（jīng）過多個孔的試驗加（jiā）工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要（yào）高許多，轉速（sù）可以達到2500r/min，進給（gěi）率為（wéi）50mm/min，而且較耐磨損，但費用較（jiào）高;國產刀具的切削參（cān）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，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因（yīn）為此零件的批量小且加工件數少，在滿（mǎn）足加工（gōng）質（zhì）量的前提下，我們選擇了費用較（jiào）低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我（wǒ）們采用了兩（liǎng）種加工方案進行試驗加工：

一種（zhǒng）是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的（de）方法進行深孔（kǒng）加工;

另一（yī）種是以較（jiào）低轉數和（hé）進（jìn）給（gěi）率反轉進入導向孔，以零轉數和（hé）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（zhǒng）加工方法加工效率低且零件表麵質（zhì）量（liàng）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（zhǒng）加工方法進行了刀具（jù）壽命試驗。

試驗（yàn）過（guò）程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常（cháng），於是（shì）調低進給倍率為（wéi）90%，繼（jì）續加工，可順利完成第4件和第（dì）5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽（zuàn）頭折斷。

經（jīng）過試驗，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工（gōng）5件零件，可防止（zhǐ）鑽頭折斷。

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

而且在固定（dìng）所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液（yè）壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡（jiǎn）易的“標準”工序，不受操作員技術（shù）的影響，隻要是（shì）一個（gè）高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程中提供一致的表現。

它不僅（jǐn）適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導（dǎo）向滿足的情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經（jīng）濟適用性強，有一定（dìng）的推廣價值。