CNC數（shù）控機床深孔加（jiā）工要訣

什麽叫（jiào）深孔（kǒng）?

深孔是（shì）指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機（jī）械加工中的一道難題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加（jiā）工，難點在（zài）於刀具細長，剛性（xìng）差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜，且（qiě）散熱（rè）困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不（bú）到（dào）質量要（yào）求。

航空發動機某噴嘴類（lèi）零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超（chāo）大的深徑比更增（zēng）加了此零件的（de）加工難度，為（wéi）了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經（jīng）過試件的試切（qiē）加工，選（xuǎn）擇合適（shì）的加工參數，最終確定了合理的加（jiā）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，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加（jiā）工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於（yú）一般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）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，消耗機床（chuáng）功率大;

②孔加工是半封閉的切（qiē）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用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高（gāo）溫合金孔加（jiā）工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削性能更好的刀（dāo）具（jù）材料。

為了解決以上加工難（nán）點，加（jiā）工此深孔時，必須選擇合適的加工（gōng）設備和刀具，保證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝（yì）設（shè）計和分析

零件深孔（kǒng）加（jiā）工選用常規的鑽削方式，需加（jiā）長麻花鑽，而（ér）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（cāo）作者勞動強（qiáng）度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽（zuàn）頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好（hǎo）選擇深孔加工（gōng）專用（yòng）刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔（kǒng）加工產品結構差異（yì）大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工專用機床（chuáng），為了更好地保證深（shēn）孔精（jīng）度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工（gōng）設備來滿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、硬質合金可（kě）轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和（hé）亞幹式深孔加工（gōng）係統等（děng）類型。

噴吸鑽適（shì）用（yòng）於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽（zuàn）孔直徑不（bú）適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可（kě）轉位深孔（kǒng）鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加（jiā）工係統主要是利用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（yòng）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（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述（shù）幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實（shí）際情況，研究決定采（cǎi）用槍鑽進行此（cǐ）深（shēn）孔的加工。

槍（qiāng）鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油（yóu）孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨（mó）性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼（gāng）管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形（xíng）孔到達（dá）切削區後迫使（shǐ）切屑隨切削液（yè）由V型槽與工（gōng）件孔壁間空間排出，故稱外（wài）排（pái）屑。

此類深孔（kǒng）鑽（zuàn）前角一（yī）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（shàng）的孔，加工時，通常（cháng）是工（gōng）件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加（jiā）工中心及配備高（gāo）壓冷卻（què）係統（tǒng）的車床與（yǔ）立式機床（chuáng）、刀具或工件旋轉場（chǎng）合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情（qíng）況，在此零件（jiàn）加工（gōng）時，筆者選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合（hé）。可以進行鑽（zuàn）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（qiē）削力不平衡。

為了減少鑽頭周（zhōu）邊（biān）的徑向切（qiē）削力，需要靠導套或引導孔分擔。

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（pèi）備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

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

槍鑽引導孔的（de）深度應為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑（jìng），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3所示，由（yóu）圖（tú）可知，用軟三爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按（àn）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，以不同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選（xuǎn）擇了伊斯卡的槍鑽，以不同（tóng）的加工方（fāng）法和不同的切削參數（shù）進行了多個孔的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導孔時，在滿足（zú）槍鑽（zuàn）引導作用的前提（tí）下，筆（bǐ）者（zhě）也兼顧了刀具成本問題，分別（bié）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了試切加（jiā）工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀（dāo）具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率（lǜ）為（wéi）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，進給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費（fèi）用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經（jīng）試（shì）驗，兩種刀具的加工質（zhì）量相似（sì）。因為此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩（liǎng）種加工方案進行試驗加工：

一種是進（jìn）入導向孔和退出（chū）深孔時（shí），均采取小於鑽削時（shí）轉數和進給率的方法進行深（shēn）孔加工;

另一種是以較低（dī）轉數和進給率（lǜ）反轉進入導向孔（kǒng），以零轉數和G0的速度快速退出深（shēn）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（liàng）差，而第（dì）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（kuàng）下，選擇第二種加工（gōng）方法進行了（le）刀具壽命試驗。

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

經過試驗，在調（diào）低進（jìn）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。

在某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不（bú）能解決的深孔和高精（jīng）度孔加工問題，可（kě）鑽出一個直線度高、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（sù）度和冷卻液壓力後，深孔（kǒng）鑽這個（gè）工序便成為一個簡易的“標準（zhǔn）”工序，不受操作員技術的影響，隻要（yào）是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供（gòng）一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床（chuáng），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（xīn）和數（shù）控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。