​CNC數控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是（shì）機（jī）械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在（zài）於刀具細長，剛性差、強（qiáng）度（dù）低，易引（yǐn）起（qǐ）刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出（chū）現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到（dào）質量要求。

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）的深徑比更增加了此零（líng）件的加工難度，為（wéi）了（le）加工出合格孔，需製定合理的加工方（fāng）案，選擇合適（shì）的加工設備（bèi）和刀具。筆者經過試件的試切加工（gōng），選（xuǎn）擇合適的加（jiā）工參數，最終確定了（le）合理的加工方法。

一（yī）、零件簡（jiǎn）介

某噴嘴類零件（jiàn），總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵（miàn）粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬（shǔ）於深孔加工（gōng）的零件，其材料（liào）為難加工的GH4169。

這（zhè）類高溫合金孔加工相對於一般鋼（gāng）材切削加工，刀具壽命要低50%以上（shàng），且加工（gōng）效率低（dī），成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高切削熱和（hé）切屑難以及時排出，遠離刀尖（jiān），刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難以（yǐ）保證高溫合（hé）金孔的精（jīng）度要求。

④高溫合（hé）金孔加（jiā）工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要（yào）切削性（xìng）能更好的刀（dāo）具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選（xuǎn）擇合適的加（jiā）工設備（bèi）和刀具，保（bǎo）證零（líng）件（jiàn）的加工精度。

二、加工工藝設計（jì）和分析（xī）

零件（jiàn）深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引（yǐn）起堵屑或折斷鑽頭，造（zào）成更大的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇深（shēn）孔加工專用刀（dāo）具（jù）。

設備的（de）選用考慮到本公司產品類（lèi）型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能（néng）購置深孔加工專用機床（chuáng），為了更好地保證深（shēn）孔精度要求，結合工廠（chǎng）實際，選擇合適的加工（gōng）設備（bèi）來滿足（zú）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、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹（gàn）式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝（zhuāng）的車床、臥式加工中心，易（yì）加（jiā）工工（gōng）件材料;套料鑽、內排（pái）屑深孔鑽的鑽孔（kǒng）直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小（xiǎo）鑽削直徑為Ф20mm;

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

而（ér）槍（qiāng）鑽（zuàn）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（jí）的深孔（kǒng）。

經對上述幾種深孔加工刀具（jù）的對比及本（běn）廠的實際情況（kuàng），研究決定采（cǎi）用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切（qiē）屑順利排出，並選（xuǎn）擇韌性和抗振性均較佳的硬質（zhì）合金作為基體，表麵可塗TiC或（huò）TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性（xìng）;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到（dào）達切削區（qū）後迫使切屑（xiè）隨（suí）切削液由V型（xíng）槽與工（gōng）件孔（kǒng）壁（bì）間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般（bān）為0°，以便（biàn）製（zhì）造。它無橫刃（rèn），鑽尖偏離軸線，鑽孔（kǒng）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的孔，加工時，通常是工件（jiàn）旋轉（zhuǎn），鑽頭作直（zhí）線進給，較適用於加工中心及（jí）配（pèi）備高壓（yā）冷卻係（xì）統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場合及公司現有設備情況，在此（cǐ）零件加工時，筆（bǐ）者選擇了車（chē）銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋（xuán）轉，又配備（bèi）高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加工（gōng）。

3.槍（qiāng）鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平（píng）衡（héng）鑽頭，不（bú）平衡的槽形意味著切削力不平（píng）衡。

為了減少鑽頭周邊（biān）的徑向切削（xuē）力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上（shàng）配有槍鑽引導套，而本例（lì）所（suǒ）選的車銑加工中心不是槍鑽（zuàn）專用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無（wú）法設計導套。

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

槍鑽引導孔的深（shēn）度（dù）應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍（qiāng）鑽鑽（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較（jiào）合適。

4.工藝試驗與（yǔ）分析

深孔加工工（gōng）序草圖如圖3所示，由（yóu）圖可知，用軟（ruǎn）三爪裝夾，以定位，夾（jiá）緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件（jiàn）的深孔加工。

鑽導向孔（kǒng）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，我們選擇了伊斯（sī）卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在（zài）滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問（wèn）題（tí），分別選擇進口的（de）伊斯卡中空內冷合（hé）金鑽頭和國產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，發現進口刀具切削參數（shù）比國（guó）產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且（qiě）較耐磨損，但費用較高（gāo）;國產刀具的切（qiē）削參數（shù）偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率（lǜ）遠低於（yú）進口刀具（jù），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（cǎi）用了兩種（zhǒng）加工方案進（jìn）行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退（tuì）出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的方法進行深孔加（jiā）工;

另一種是以較低轉數和（hé）進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的（de）加（jiā）工方法。

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（miàn）質量差，而第（dì）二種（zhǒng）加工（gōng）方法（fǎ），加工效率高且質量（liàng）較好。

因此，在（zài）保證足（zú）夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過（guò）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（bèi）率為90%，繼續加工，可順利完成第（dì）4件和第5件的加工，但加工到第6件時（shí），加工到孔（kǒng）深78mm時（shí），鑽（zuàn）頭折斷（duàn）。

經（jīng）過（guò）試驗（yàn），在調低進給倍率的情況下（xià），1把槍鑽（zuàn）最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍內，槍鑽（zuàn）能（néng）解決麻花（huā）鑽不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵（miàn）粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有（yǒu）因素，如主軸轉速、進給速度和（hé）冷卻液壓力後，深孔鑽這個工（gōng）序便成為一個簡易的“標準”工序，不受（shòu）操作（zuò）員技（jì）術的影響，隻要是（shì）一個（gè）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（yòng）於專用（yòng）槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情（qíng）況下也適用於車銑（xǐ）複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。