CNC数控机（jī）床深孔加工要（yào）诀

什么叫深孔?

深孔是指孔（kǒng）深与孔径比L/d≥5的孔，深孔加工是机械加（jiā）工（gōng）中（zhōng）的一道难题，尤其是大深径（jìng）比的深孔加（jiā）工，难（nán）点在于刀具细（xì）长，刚性差、强度（dù）低，易引起刀（dāo）具偏斜（xié），且散热困难，排屑不易，经常产生直径变大、出现锥形或孔偏斜等现象，从而达不到质量要求。

航空发动机某喷嘴类零件，孔径为（wéi）Ф6mm，孔深为105mm，深径比达17：1。超大（dà）的深径（jìng）比更增加了此（cǐ）零件的加工难度，为了加工出合格孔，需制（zhì）定合理的加（jiā）工方案，选（xuǎn）择合适的加工设备和刀具。笔者经（jīng）过试件的试切加工，选（xuǎn）择合适（shì）的加工参数（shù），最终确定了（le）合理的加工方法。

一、零件简介

某喷嘴（zuǐ）类零件，总长为（wéi）105mm，杆部内（nèi）孔为φ6+0.12mm，壁厚为2mm，表面粗糙度为Ra3.2μm，深径比为17：1，属于深孔加工的零件，其材料（liào）为难加工的（de）GH4169。

这类高温合（hé）金孔加工（gōng）相对于一般钢材切削加工，刀具寿命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高温合（hé）金孔加工主要难点是：

①切削力大，消（xiāo）耗机床功率大;

②孔加工是半封闭（bì）的切削，产生（shēng）的高（gāo）切削热和切屑难（nán）以及时排出，远离刀尖（jiān），刀具磨（mó）损更为剧烈;

③用普通的钻（zuàn）削方（fāng）法难以保（bǎo）证（zhèng）高温合金孔的精度要求。

④高温（wēn）合金孔加工中，刀具磨损比加工普通钢材快得（dé）多，且需要切削性能更好的刀具材料。

为了解（jiě）决以上加工难点（diǎn），加工此深孔时，必须选择合（hé）适的加工设备和刀具（jù），保证零件的加工精度。

二、加工工艺设计和分析

零件（jiàn）深孔加工选用常规的钻（zuàn）削方式，需加长麻花钻，而且要断屑加工，不仅加工精度低、表面粗（cū）糙度差,加工效率低、操作者劳动强度大、质量（liàng）难以（yǐ）保证，而且（qiě）很容易引（yǐn）起堵屑（xiè）或折断钻头，造成更大的加工困难，因此（cǐ）刀具最好选择深孔（kǒng）加工专用刀具。

设备的选用考虑到本公司产品类型多，深孔加工产（chǎn）品结构差异大，且生产批量较小（xiǎo），不（bú）可能购（gòu）置深孔（kǒng）加工专用机床，为了更好地保证深孔精（jīng）度要（yào）求，结合工厂实际，选择（zé）合适的加工设备来（lái）满足深孔加工的技术要求。

1.刀具的（de）选择（zé）

深孔加工的刀（dāo）具（jù）有多种，如枪钻、喷吸钻、套料（liào）钻、硬质合金可转位深孔钻、内排屑深孔钻和亚干式深孔加工系（xì）统等类型。

喷吸钻适用于经改装的车床、卧式加工中心，易加工工件材料;套料钻（zuàn）、内排屑深孔钻的钻孔直径不适合钻加（jiā）工Ф6mm的小孔（kǒng）;硬质合（hé）金可转位（wèi）深孔钻一般最小（xiǎo）钻削直径为Ф20mm;

而亚干（gàn）式深孔加工系统主要是（shì）利用压缩空气进行排屑和冷却，使用雾化切削液进行（háng）润滑，需专用的加工设备。

而枪钻适用于加工Ф2～Ф20mm、长（zhǎng）径比L/D>100、表面粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10级的深孔。

经对上述几种深（shēn）孔加工刀具的对比及本厂的实际情况，研究决定（dìng）采用枪钻进（jìn）行此深孔的加工（gōng）。

枪钻由（yóu）硬质合金钻尖、钻杆和刀柄三部（bù）分组成。

枪钻钻尖上开有油孔，以加强钻（zuàn）头冷却润滑和使切屑顺利排出，并选择韧性和抗振性均较佳的硬质（zhì）合金作为基体，表面可（kě）涂TiC或（huò）TiN，以提高钻头的硬度和（hé）耐磨性;钻杆一般选用40Cr无缝钢管。

其原理是高（gāo）压油由（yóu）钻杆后部中孔注入，经腰（yāo）形孔到达切削区后迫（pò）使切屑随切（qiē）削液由V型（xíng）槽与工件孔（kǒng）壁间空间（jiān）排出，故称外排（pái）屑（xiè）。

此类深孔钻前角一般为0°，以便制造。它无横刃，钻尖偏离轴线，钻孔时钻尖前方形成小圆锥，可使切屑在钻尖处断离为两段，使之较易排出（chū）。

2.设备（bèi）

枪钻是用来钻削回转工件中心上的孔，加（jiā）工时，通常是工件旋转，钻头作直线进给，较适用于加工中心及配备高压冷却系统的车床与立式机床、刀具或工件旋转场合。

综合考虑（lǜ）枪钻加工的应用场合及公司现有设备（bèi）情况，在此零件（jiàn）加工时，笔者选择了车铣复合加（jiā）工中心，此设备既（jì）可实现零件旋转，又配（pèi）备高压（yā）内冷系（xì）统，满足枪钻的应用场合。可以进行钻孔加（jiā）工。

3.枪钻引（yǐn）导孔加工

枪钻（zuàn）属于非平（píng）衡钻头，不平衡的槽形意味着切削力不平衡。

为了（le）减（jiǎn）少钻头周边的径向切削力，需要（yào）靠（kào）导套或引（yǐn）导孔分担。

典型的枪钻机床上（shàng）配有枪钻引导套，而本（běn）例所选的车铣加工中心不是枪（qiāng）钻（zuàn）专用机床，没有配备导套，且没有夹具，无法设计导套。

因此，笔者考虑用钻削引导孔的方式来平衡枪钻切削力。通过大量实验数据得出：

枪钻引导孔的深度应为1～2倍枪钻直径，直径应比枪钻钻头直径大0.004～0.012mm较（jiào）合适。

4.工艺试验与分（fèn）析

深孔加工工（gōng）序草图如图3所示，由图（tú）可知（zhī），用软三爪装夹，以定位，夹紧，按车端面→钻导向孔→钻深孔的顺序进行（háng）零（líng）件的深孔加工。

钻导向孔时，以不（bú）同厂家的钻头按不同切削参（cān）数进行试验加工;钻深孔时，我们选（xuǎn）择了伊斯卡的枪钻，以不同的加工方法（fǎ）和（hé）不（bú）同的切削参（cān）数进行了多个孔的钻削试验。

(1)引导孔加工。

钻（zuàn）引（yǐn）导孔时，在满足枪钻引导作用的前提下，笔者也兼顾了刀具成本问题，分别选（xuǎn）择进口的伊斯卡（kǎ）中空内冷合金钻头和国产的四平合金（jīn）钻头进行了试切加工。

经（jīng）过（guò）多个孔的试验加工，发现进口刀具切削参数比国产刀具要高许多（duō），转速可（kě）以达到2500r/min，进给率为50mm/min，而且较耐磨损，但费（fèi）用较高;国产（chǎn）刀具的（de）切削参数（shù）偏低，转（zhuǎn）速为600r/min，进给率仅为20mm/min，加工效率远低于进口刀具，费用同样远远（yuǎn）低于进口刀具的费用。

经试验，两种刀具的加工（gōng）质量相似。因为此零（líng）件的批量小且加工件数少（shǎo），在满足加工质量的前提下，我们选择了费用较低的四平合金钻头。

(2)深孔加工。

深孔加工我们采用了两种加工方案进行试验加工：

一种是进入导向孔和退（tuì）出深孔时，均采取小于钻削时转数和进给率（lǜ）的（de）方法进行深孔加工;

另一种是以（yǐ）较低转数和进给（gěi）率反转进入导向孔，以零转数和（hé）G0的速度快速（sù）退出深孔的加工方法。

经过试验加工发现：第一（yī）种加工方法加工效（xiào）率低且零件表面质量差，而第二种加工（gōng）方法，加工效率高且质量较好。

因此，在保证（zhèng）足够冷却压力的情况下，选择（zé）第二种加工方法进行了刀具寿命试验（yàn）。

试验过程中（zhōng）发现，1把枪钻加工到第4件零件时，加（jiā）工（gōng）声音（yīn）异常，于是调低（dī）进给倍率为90%，继续加工，可顺利完成第4件和第（dì）5件的（de）加（jiā）工（gōng），但（dàn）加工到第6件（jiàn）时，加工到孔深78mm时，钻头折断（duàn）。

经过试（shì）验，在调低进给倍率的情况下，1把枪钻最多加工5件零件，可防止钻头折断。

在某些加工范围内，枪钻能解决麻花钻不能解决的深孔和高精度孔加工问题，可钻出一个直线度高、表面粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主轴转速、进给（gěi）速度和冷却（què）液压力后，深孔钻这个工序便成为一个简易的“标准（zhǔn）”工序，不受（shòu）操作员技术的（de）影响，只要是一个高质量的枪钻便可在生产过程中提供一致的表现。

它不仅适用（yòng）于专用枪钻机床，同时在高压内冷和导（dǎo）向满（mǎn）足的情况下也适用于车铣复合加工中心（xīn）和数控车床，经济适用性强，有一（yī）定的推广价值。