CNC數控機（jī）床深孔（kǒng）加工要訣

什麽（me）叫（jiào）深孔?

深（shēn）孔是（shì）指孔深與孔徑（jìng）比L/d≥5的孔，深（shēn）孔加工（gōng）是機械加工中的一道（dào）難題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加工，難點（diǎn）在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱（rè）困難，排屑不易，經常產（chǎn）生直徑變大、出現錐形或孔偏斜（xié）等現象，從而達不到質量（liàng）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（dà）的深徑比（bǐ）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）合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加（jiā）工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零（líng）件，總長為105mm，杆部（bù）內孔為φ6+0.12mm，壁厚（hòu）為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深（shēn）徑比為（wéi）17：1，屬於深孔加工的零（líng）件（jiàn），其材料為難加工（gōng）的GH4169。

這類高溫合金孔（kǒng）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。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗（hào）機床功率大（dà）;

②孔（kǒng）加工是半封閉的切削，產（chǎn）生的高切削熱和（hé）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（nán）以保（bǎo）證高溫合金孔的精度要（yào）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（jù）材料。

為了解決以上加（jiā）工難點（diǎn），加工此（cǐ）深孔時，必須選擇合適（shì）的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二（èr）、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花（huā）鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率（lǜ）低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）更大（dà）的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選（xuǎn）用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小（xiǎo），不可能購置深孔（kǒng）加工（gōng）專（zhuān）用機床，為了更好地保證深（shēn）孔精度（dù）要求，結合工廠實際，選擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加（jiā）工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工（gōng）的刀具有多種，如（rú）槍鑽、噴吸鑽（zuàn）、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔（kǒng）鑽和亞幹（gàn）式（shì）深孔加工係統等類型（xíng）。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝的車床、臥（wò）式加工中（zhōng）心（xīn），易加（jiā）工工件材料;套料鑽、內排（pái）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（zhuǎn）位（wèi）深（shēn）孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹式深孔加（jiā）工係統主要是利用壓縮空氣進行排（pái）屑和冷（lěng）卻，使用霧化切削（xuē）液進行潤滑，需專用的加工設備。

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

經對上（shàng）述幾種（zhǒng）深孔加工刀具的對比及本廠的實際情（qíng）況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽（zuàn）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切屑順利排出，並選擇（zé）韌性和（hé）抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可（kě）塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度（dù）和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無（wú）縫鋼管。

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

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，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（wéi）兩段（duàn），使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件（jiàn）中心（xīn）上的孔，加工時，通常（cháng）是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中（zhōng）心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉（zhuǎn）場合。

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場合及（jí）公司（sī）現有設備情況，在此零（líng）件加工時，筆（bǐ）者選擇了車銑複（fù）合加工中心（xīn），此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合（hé）。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導（dǎo）孔加（jiā）工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味（wèi）著切削力不平衡（héng）。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍（qiāng）鑽機（jī）床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不（bú）是槍（qiāng）鑽專（zhuān）用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計（jì）導套。

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

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍（bèi）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（tú）3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔（kǒng）的順序進行零件的深孔加工（gōng）。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭（tóu）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，以不同的（de）加工方法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工（gōng）。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作（zuò）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四平合金鑽頭進行（háng）了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參（cān）數比國產刀具要（yào）高（gāo）許多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費（fèi）用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅（jǐn）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（de）費用（yòng）。

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

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用（yòng）了（le）兩種加工方案進行試驗加工：

一種是進（jìn）入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉（zhuǎn）數和進給率（lǜ）的方法進行深孔加工;

另一（yī）種是以較低轉數和進給率反（fǎn）轉進入導向孔（kǒng），以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經過（guò）試驗加（jiā）工發（fā）現：第一（yī）種加工方法加工效率低且零（líng）件表（biǎo）麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且（qiě）質量（liàng）較好。

因（yīn）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壽命試（shì）驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件（jiàn）和第5件的加工，但加（jiā）工到第6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時，鑽（zuàn）頭折斷。

經過試（shì）驗，在調低（dī）進給倍率的情況下，1把槍鑽最多（duō）加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範（fàn）圍內，槍（qiāng）鑽能解決麻花鑽不能解決（jué）的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙（cāo）度（dù）好的孔（kǒng）。

而且在固（gù）定所有因素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給速度和冷卻液壓（yā）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（jì）術的影（yǐng）響，隻要是一個高質量（liàng）的槍鑽便可（kě）在生產過（guò）程中提供一致的表現。

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