​CNC數控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深（shēn）孔?

深孔（kǒng）是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題（tí），尤其是大深徑（jìng）比的深孔加工，難點在於刀具（jù）細長，剛性差、強度低，易（yì）引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從（cóng）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（jìng）比達17：1。超大的深徑比更（gèng）增加了此零件的加工難（nán）度，為（wéi）了加工出合（hé）格孔，需製定合理的加（jiā）工方（fāng）案（àn），選擇合適的加工設備和（hé）刀具。筆者經過試件的試切加（jiā）工，選擇合（hé）適的加工（gōng）參數，最終確定了合理的加工方法。

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（hòu）為（wéi）2mm，表麵粗（cū）糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深（shēn）孔（kǒng）加工的零件，其材（cái）料為難加工的GH4169。

這類高溫合（hé）金孔加工相對於（yú）一般鋼（gāng）材切削加工（gōng），刀具壽（shòu）命（mìng）要低50%以上，且加工效率低，成本（běn）高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大（dà），消耗機（jī）床功率大;

②孔加工是半封（fēng）閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出（chū），遠離刀尖，刀具磨損更（gèng）為（wéi）劇烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金（jīn）孔的精度要求（qiú）。

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（xìng）能更好的刀具材料。

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

二、加工工藝設計和分析

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

設備的選用考慮到本公司產品類（lèi）型多，深孔加工產（chǎn）品結構差異大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好（hǎo）地保證深孔（kǒng）精度要求，結（jié）合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的（de）技（jì）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、硬質合金可轉位深孔鑽、內排（pái）屑深孔（kǒng）鑽和亞（yà）幹式深孔加工係統（tǒng）等類型。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直（zhí）徑不適合鑽（zuàn）加工Ф6mm的小（xiǎo）孔（kǒng）;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主（zhǔ）要是利用（yòng）壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用（yòng）霧化切削液進行潤（rùn）滑，需專（zhuān）用的加工設備。

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，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽（zuàn）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，以加強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切屑順利排出，並（bìng）選擇韌性（xìng）和抗振性均較佳的硬質合金作（zuò）為基體，表麵（miàn）可塗TiC或TiN，以提高（gāo）鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其（qí）原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔注入，經腰形孔到（dào）達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件（jiàn）孔壁間（jiān）空（kōng）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（rèn），鑽尖偏離（lí）軸線（xiàn），鑽孔時鑽（zuàn）尖前（qián）方形成小圓錐（zhuī），可使切（qiē）屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備（bèi）

槍鑽是用來鑽削回（huí）轉工件中心上的孔，加工時，通常（cháng）是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適（shì）用於（yú）加工中心（xīn）及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋（xuán）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，此設（shè）備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）應用（yòng）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（bú）平衡。

為了減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（chuáng）上配有槍鑽引導（dǎo）套，而本例所（suǒ）選的車銑加工中心（xīn）不是槍鑽專用機床，沒有（yǒu）配備導套，且沒有夾具，無法設計（jì）導套。

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

槍鑽引導孔的深度應（yīng）為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比（bǐ）槍鑽鑽頭直徑（jìng）大（dà）0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析（xī）

深孔加工工序草圖（tú）如圖3所示，由圖可（kě）知，用軟三爪裝夾，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（shēn）孔加（jiā）工。

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

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼（jiān）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（gōng）。

經過多（duō）個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國（guó）產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率（lǜ）為50mm/min，而（ér）且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低（dī），轉速為600r/min，進給（gěi）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口刀具的費用。

經試（shì）驗（yàn），兩種刀具的加工質量相似。因為此零（líng）件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量（liàng）的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種加工方案進行試驗加（jiā）工（gōng）：

一種是進入導向孔和退出深（shēn）孔時（shí），均采取（qǔ）小於鑽削時轉數和進給率的方（fāng）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的速度快速退出深孔的加工方法。

經過試（shì）驗（yàn）加工發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量（liàng）差（chà），而第（dì）二種加工（gōng）方法，加工效（xiào）率（lǜ）高且質量較好。

因此（cǐ），在保證（zhèng）足夠冷卻壓力的情況下，選（xuǎn）擇第二種加（jiā）工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零（líng）件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續（xù）加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但（dàn）加（jiā）工到第6件時，加工（gōng）到孔深78mm時，鑽頭（tóu）折斷。

經過試驗（yàn），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（mǒu）些加工範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻花鑽不能（néng）解決的深孔和高（gāo）精度孔加工問題，可（kě）鑽出一個直線度高、表麵粗糙度（dù）好的（de）孔。

而且在固定所有因素，如（rú）主軸轉速、進給速度和冷卻液壓（yā）力（lì）後，深孔鑽這個工序便成為一個（gè）簡易的“標準”工（gōng）序，不受操作員（yuán）技（jì）術的影（yǐng）響，隻要是一個高質量的槍鑽（zuàn）便（biàn）可在生產（chǎn）過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍（qiāng）鑽（zuàn）機床，同時在高壓內冷（lěng）和導向滿足（zú）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（xìng）強，有一定的推廣價值（zhí）。