​CNC數控（kòng）機床深（shēn）孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機械加工中的一（yī）道難題，尤其是大深徑（jìng）比的（de）深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變（biàn）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。超大的深徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇（zé）合（hé）適的加工（gōng）設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工（gōng）方（fāng）法。

一、零件簡介

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

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

①切削力（lì）大，消耗（hào）機（jī）床（chuáng）功率大（dà）;

②孔加工是半封閉（bì）的切削，產生的高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（yòng）普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

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（yào）切削性能（néng）更好的刀具材料。

為了解決以上加工難點（diǎn），加工（gōng）此深（shēn）孔時，必須選擇合（hé）適的加工設備和刀具，保證零（líng）件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析（xī）

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗（cū）糙度差,加工效率低、操作者（zhě）勞動強度大、質（zhì）量難以保證（zhèng），而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造（zào）成更大的加（jiā）工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

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

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質（zhì）合（hé）金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式（shì）深孔加工係統等類型。

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

而亞幹式深孔加（jiā）工係統主要是利用壓（yā）縮空氣進行排屑和冷卻，使（shǐ）用霧化切削（xuē）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（jìng）比（bǐ）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對比及本廠的實際情況，研（yán）究（jiū）決定（dìng）采（cǎi）用槍鑽進行（háng）此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖（jiān）上開（kāi）有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切屑（xiè）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（tí）高鑽頭的硬度和耐磨性（xìng）;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中（zhōng）孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨（suí）切削液（yè）由V型槽（cáo）與工件孔壁間空間（jiān）排出，故稱外（wài）排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離軸線（xiàn），鑽孔時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，鑽頭作直線進給，較適（shì）用於加工中心及配備高壓（yā）冷卻係統的車床與立（lì）式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加（jiā）工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心（xīn），此設備既可實現零件旋（xuán）轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭（tóu），不平衡的槽形（xíng）意（yì）味著切削力不平衡。

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

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，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，且沒有夾（jiá）具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽（zuàn）削引導孔的（de）方（fāng）式來平衡槍鑽切削力（lì）。通過大量實驗數據得出：

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.工藝試驗與分析

深孔加工（gōng）工序草圖如圖3所示，由（yóu）圖可知，用軟三爪裝（zhuāng）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）頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽（zuàn），以不同的加工方法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工（gōng）。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引（yǐn）導作用的前（qián）提下，筆（bǐ）者（zhě）也兼顧了刀具成本問題，分（fèn）別選擇進口的伊（yī）斯卡中空內冷（lěng）合金（jīn）鑽頭和（hé）國產的四平合金鑽頭進行了試切（qiē）加工。

經過多個孔（kǒng）的試驗加工，發現進口刀（dāo）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偏低，轉速為600r/min，進（jìn）給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進（jìn）口刀具的費用。

經（jīng）試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批（pī）量小且加工件數少，在滿（mǎn）足加工質量的前（qián）提下，我們選擇了費用（yòng）較低的四平合金鑽頭。

(2)深（shēn）孔加工。

深孔加工我們采（cǎi）用了兩種加工方案進行試驗（yàn）加工（gōng）：

一（yī）種是進入導向（xiàng）孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數（shù）和進給率的方法進行深孔加（jiā）工;

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

經過試（shì）驗加工（gōng）發現：第一種加工方法加工效率低（dī）且零件表麵質量差（chà），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（jiā）工方法進行了刀具壽命（mìng）試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第（dì）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（wán）成第4件和第5件（jiàn）的加（jiā）工，但加工到第6件時，加工到孔深（shēn）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（jiā）工5件零件，可防止鑽頭折（shé）斷。

在某些（xiē）加工範圍內，槍鑽能解決麻（má）花鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔（kǒng）加工問題，可鑽出一個直（zhí）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、進給速度和冷（lěng）卻（què）液壓力後，深孔鑽（zuàn）這個工序便（biàn）成為（wéi）一個簡易的“標準”工（gōng）序，不受操作員技術的影響，隻（zhī）要是一個（gè）高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（yú）專用槍鑽機床，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（dìng）的推廣價值。