​CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔（kǒng）是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工是機械加工中的一道難題（tí），尤其是大深徑比的深孔加工，難點在（zài）於刀具細長，剛性（xìng）差、強度低，易引起刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔（kǒng）偏斜等現象，從而達（dá）不到質量要求。

航空發（fā）動機（jī）某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔（kǒng）深為（wéi）105mm，深徑比達17：1。超大的深徑（jìng）比更增加了此（cǐ）零件的加工（gōng）難度，為了加（jiā）工出合格孔，需製定合理（lǐ）的加工方案，選擇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（zuì）終（zhōng）確定（dìng）了合理的加工方法。

一、零件（jiàn）簡介

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

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

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔（kǒng）加工（gōng）是半封閉的切削，產生（shēng）的高切削熱和切屑難以及時排出，遠離（lí）刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽（zuàn）削方法難以保證（zhèng）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（jiā）工普通鋼材快得（dé）多，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，必須（xū）選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝（yì）設計和分（fèn）析

零件（jiàn）深（shēn）孔加工選用常規的（de）鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗（cū）糙（cāo）度差,加工效率（lǜ）低、操作者勞動強度大、質（zhì）量難以保證，而且很容易引起（qǐ）堵屑或折斷鑽頭，造（zào）成更大的加工困難，因此刀（dāo）具最好選擇深孔加工專用（yòng）刀具。

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

1.刀具的選擇（zé）

深孔加工的刀具有多種，如（rú）槍鑽、噴（pēn）吸鑽、套料鑽、硬質合金可（kě）轉位深孔鑽、內排屑（xiè）深孔鑽和亞幹式深孔加工（gōng）係統等類型。

噴吸（xī）鑽適用於經改裝的車床（chuáng）、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排（pái）屑深孔鑽的（de）鑽孔直（zhí）徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔（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要是（shì）利用（yòng）壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，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（miàn）粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精（jīng）度H7～H10級（jí）的深（shēn）孔。

經對上述幾種深孔加工刀具的對（duì）比及本廠的實際情（qíng）況，研究決定（dìng）采用槍鑽（zuàn）進（jìn）行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合（hé）金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽（zuàn）鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加（jiā）強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順（shùn）利排出，並選擇韌（rèn）性和抗振性均較佳的硬質合金（jīn）作為基體，表（biǎo）麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭（tóu）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（yóu）由鑽（zuàn）杆後部中孔注（zhù）入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸（zhóu）線，鑽（zuàn）孔時鑽尖前方形成小（xiǎo）圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較（jiào）易排出。

2.設備

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

綜合考（kǎo）慮槍鑽加工的應用場合及公（gōng）司現有設（shè）備情況，在此零件（jiàn）加工時，筆者選擇了（le）車銑複合加工中心，此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足（zú）槍鑽的應用（yòng）場合。可以進（jìn）行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平（píng）衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配有（yǒu）槍鑽引（yǐn）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，且沒有夾具（jù），無法設計（jì）導套（tào）。

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

槍鑽引導孔的深（shēn）度應為（wéi）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

深孔加工工序草圖如（rú）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（kǒng）的順（shùn）序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽導向孔（kǒng）時，以不同廠家（jiā）的鑽（zuàn）頭按不同切削參數（shù）進行試驗加工（gōng）;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不（bú）同的（de）加（jiā）工方法（fǎ）和不（bú）同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽（zuàn）引（yǐn）導作用的前提下，筆者（zhě）也兼顧（gù）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（hé）國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多（duō）個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數（shù）比國產刀具要高許多，轉速（sù）可以達到2500r/min，進給率為（wéi）50mm/min，而且較耐磨損，但費用（yòng）較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於（yú）進（jìn）口刀具，費用同樣遠遠低（dī）於進口刀具（jù）的（de）費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質量相（xiàng）似。因（yīn）為此零件的批量小且加工（gōng）件數少，在（zài）滿足加工質（zhì）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（jiā）工。

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

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采（cǎi）取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（yǐ）較低轉數和（hé）進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度（dù）快速退（tuì）出深孔的加工方（fāng）法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且質（zhì）量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓（yā）力的情況下，選擇第二種加工方法進行了（le）刀具壽命試驗。

試驗過程中發現（xiàn），1把槍鑽加（jiā）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（jiā）工，可（kě）順利完成（chéng）第4件和第5件的（de）加工，但加工到第6件時，加工（gōng）到孔深78mm時，鑽頭折斷（duàn）。

經過試驗，在（zài）調低進給倍（bèi）率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭（tóu）折斷。

在某些加工範圍內，槍（qiāng）鑽能解決麻花（huā）鑽不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線（xiàn）度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深（shēn）孔鑽這個工序便成為（wéi）一個簡易的“標準”工序（xù），不受操作員技（jì）術的（de）影響，隻要（yào）是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽（zuàn）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（guǎng）價值。