​CNC數（shù）控機床深孔加工要訣

什（shí）麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加（jiā）工（gōng）是（shì）機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難（nán）點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱（rè）困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或（huò）孔偏斜等現象，從而達不到質（zhì）量要求。

航空發動機某噴（pēn）嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更增加了此零件的加工難度，為了（le）加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇（zé）合適（shì）的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理（lǐ）的加工方（fāng）法。

一、零件簡介

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

這類高溫合（hé）金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命要低50%以（yǐ）上，且加工效率（lǜ）低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的（de）切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠（yuǎn）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高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削性能更好（hǎo）的刀具材料。

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

二、加工工藝設計和分析

零（líng）件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑（xiè）加工（gōng），不僅加工（gōng）精度低、表麵粗糙度（dù）差,加工效率低、操作（zuò）者勞動強度大、質（zhì）量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加（jiā）工困難，因此刀（dāo）具最好選擇深孔加（jiā）工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差異（yì）大，且生產批量（liàng）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（chǎng）實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選（xuǎn）擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合（hé）金可轉位深孔鑽、內（nèi）排屑深孔鑽和（hé）亞幹式（shì）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（yì）加工工件材（cái）料;套料鑽（zuàn）、內排（pái）屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為（wéi）Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統（tǒng）主要是利用壓（yā）縮空氣進（jìn）行排屑和冷卻（què），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、表麵粗（cū）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，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由（yóu）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（kǒng），以加強鑽頭（tóu）冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較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（dù）和耐磨（mó）性;鑽杆一般選（xuǎn）用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由（yóu）鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區（qū）後迫使切屑隨切削（xuē）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（zuàn）前角一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖（jiān）偏離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可使切（qiē）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（xuē）回（huí）轉工（gōng）件中（zhōng）心上的孔，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（lěng）卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽（zuàn）加工的應用場合及公（gōng）司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇（zé）了車銑（xǐ）複合加工中心，此設備既可實現零（líng）件旋轉，又（yòu）配備高壓（yā）內冷係統（tǒng），滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

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（le）減少（shǎo）鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套（tào）或引導（dǎo）孔分擔。

典型（xíng）的槍鑽（zuàn）機床上配有槍鑽（zuàn）引導套（tào），而本例（lì）所選的車銑加工中心不是（shì）槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒（méi）有夾具，無法設計導套。

因此，筆者（zhě）考慮用鑽削引導孔的方式（shì）來平衡槍鑽（zuàn）切削力。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圖3所示，由（yóu）圖可知，用軟三爪裝夾，以定位（wèi），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（tóu）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（jiā）工方法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具（jù）成本問（wèn）題，分別選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷（lěng）合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速（sù）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（dāo）具的切削參數偏（piān）低，轉速為600r/min，進給率（lǜ）僅為20mm/min，加工效率（lǜ）遠低（dī）於進（jìn）口（kǒu）刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具（jù）的費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質量相似。因為此零（líng）件的批量小（xiǎo）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（sì）平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用（yòng）了兩種加工方案進行（háng）試驗加工：

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

另一種是以（yǐ）較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數（shù）和G0的速度快速退出（chū）深孔的加工方法。

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

因此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第（dì）二種加工方（fāng）法進行（háng）了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時（shí），加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可（kě）順利（lì）完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽（zuàn）頭（tóu）折斷。

經過試驗，在調（diào）低（dī）進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些（xiē）加工範圍內，槍鑽能解決麻花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、表麵粗糙度好的孔（kǒng）。

而且（qiě）在固定所有因素，如主軸轉速、進給（gěi）速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工（gōng）序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量（liàng）的槍鑽便可在（zài）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於車銑複合加工（gōng）中心和數控（kòng）車床，經濟適用性強，有一定的（de）推廣價值。