​CNC數控機（jī）床深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加（jiā）工中的一道難題，尤其（qí）是大深徑比的（de）深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量（liàng）要求（qiú）。

航空發動（dòng）機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達（dá）17：1。超大的深徑比更增（zēng）加了此零件的加工難度，為了加工（gōng）出合格孔，需製定合理的（de）加工方案，選擇合適（shì）的加工設備和（hé）刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參（cān）數（shù），最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴（pēn）嘴類（lèi）零件（jiàn），總長為105mm，杆部內（nèi）孔為（wéi）φ6+0.12mm，壁厚（hòu）為2mm，表麵（miàn）粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬於深孔加工的零件，其材料（liào）為難加工的GH4169。

這類高溫（wēn）合金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）命要低50%以上，且加工效率（lǜ）低（dī），成本高。高溫（wēn）合金孔加工主要難點是（shì）：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉（bì）的切削，產生的高切削熱和切（qiē）屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損（sǔn）更為劇（jù）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高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材（cái）快得（dé）多，且（qiě）需要切削性（xìng）能更（gèng）好的刀（dāo）具材料。

為了解（jiě）決以（yǐ）上加工（gōng）難點（diǎn），加工此深孔時，必須選（xuǎn）擇合適的加（jiā）工設（shè）備（bèi）和刀（dāo）具（jù），保證零（líng）件的加（jiā）工精度。

二（èr）、加工工藝（yì）設計和分析

零件深孔加工選用常規（guī）的鑽削（xuē）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）糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質（zhì）量難以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更（gèng）大（dà）的（de）加（jiā）工困難（nán），因此刀具最好選擇（zé）深孔加工專用刀具。

設備的選用考（kǎo）慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結（jié）構差異大（dà），且生產批量較小，不可能（néng）購置深孔加工專用機（jī）床，為了更好地保證（zhèng）深孔精（jīng）度要求，結合工廠實際，選（xuǎn）擇合適的（de）加工設備來滿足深孔加工的（de）技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的（de）刀具有多種（zhǒng），如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位（wèi）深孔鑽、內排屑深孔鑽（zuàn）和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽（zuàn）適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直（zhí）徑（jìng）不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉（zhuǎn）位深孔鑽一般最小鑽（zuàn）削直徑（jìng）為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧（wù）化切削液進（jìn）行潤滑，需（xū）專用的（de）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、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深孔加工（gōng）刀具的對比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽（zuàn）進行（háng）此（cǐ）深孔的加工。

槍鑽由硬（yìng）質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加強（qiáng）鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出（chū），並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作為基體，表麵（miàn）可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度（dù）和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後（hòu）迫使切屑隨切（qiē）削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁間空間排出，故稱外（wài）排（pái）屑。

此類深孔鑽（zuàn）前角一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔（kǒng）時鑽尖前方形成小圓錐，可使（shǐ）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（lái）鑽削回轉工件中心上（shàng）的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭（tóu）作直線（xiàn）進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻係（xì）統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮（lǜ）槍鑽加工的應用（yòng）場合及公司現有（yǒu）設備情況（kuàng），在（zài）此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既（jì）可實現零件旋轉，又配備高壓內（nèi）冷係統，滿足槍鑽的應用（yòng）場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽（zuàn）屬於（yú）非（fēi）平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著（zhe）切削力不平衡（héng）。

為了（le）減少鑽頭周邊的徑（jìng）向切削力（lì），需要（yào）靠導套或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套（tào），而本例所選的車銑加工中心（xīn）不是槍鑽（zuàn）專用（yòng）機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導（dǎo）套。

因此，筆者（zhě）考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方（fāng）式來平衡槍鑽切削力。通過大量（liàng）實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直徑大（dà）0.004～0.012mm較合適。

4.工（gōng）藝試驗與分析

深孔（kǒng）加工工序草圖（tú）如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定（dìng）位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽（zuàn）導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時，我們選擇了伊斯卡（kǎ）的（de）槍鑽，以不同的加工方法和不同的（de）切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊（yī）斯卡中空內冷（lěng）合金鑽頭（tóu）和國產（chǎn）的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的（de）試驗加工，發（fā）現進口（kǒu）刀具切削參數比國產（chǎn）刀具（jù）要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低（dī），轉速為600r/min，進給率（lǜ）僅為20mm/min，加（jiā）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，在滿足加（jiā）工質（zhì）量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔（kǒng）加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案（àn）進（jìn）行試驗加工：

一種（zhǒng）是進入導向孔和退出深孔時，均采取（qǔ）小於鑽削時轉數（shù）和進給率的方法進行（háng）深孔加工;

另一（yī）種是以較低轉數和進給率反轉進入導向孔（kǒng），以零（líng）轉數和（hé）G0的速（sù）度快速退出深孔（kǒng）的加工（gōng）方法。

經過試驗加（jiā）工（gōng）發現：第一種加工方法加工效率低且零件（jiàn）表麵質量差，而第二（èr）種加工方法，加工效率高且質量較好。

因（yīn）此，在保（bǎo）證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法進行了刀具（jù）壽（shòu）命試驗。

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

經過（guò）試驗，在調低進給倍率的（de）情況（kuàng）下，1把槍鑽最多（duō）加工（gōng）5件零件，可防止鑽頭折斷（duàn）。

在某些加工（gōng）範圍內，槍（qiāng）鑽能解決麻（má）花（huā）鑽不能解決的深孔和高精（jīng）度孔加工問題，可（kě）鑽出（chū）一個直線度高、表麵粗糙度好的（de）孔。

而且在固定（dìng）所有（yǒu）因素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個（gè）簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻（zhī）要是一個高（gāo）質量的槍鑽便（biàn）可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用（yòng）於車銑複合加工中心（xīn）和數控車床，經濟適用性強，有一定的（de）推廣價值。