​CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機械（xiè）加工中的一道難（nán）題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在（zài）於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散（sàn）熱（rè）困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐（zhuī）形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航（háng）空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深（shēn）徑比達17：1。超大的深（shēn）徑比更增加了此零件（jiàn）的（de）加工難度，為了加工出合格孔（kǒng），需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇（zé）合適的加工參數（shù），最終確定了合理的加工方法。

一、零（líng）件簡介

某噴嘴類零（líng）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（shēn）徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其（qí）材料為難加工的（de）GH4169。

這類高（gāo）溫合金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低50%以上，且（qiě）加工效率低，成本高。高溫合金孔加工主要難（nán）點是：

①切削力大，消耗機（jī）床（chuáng）功（gōng）率大;

②孔加（jiā）工是半封（fēng）閉的切削，產生的高（gāo）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（zuàn）削方法難以保（bǎo）證高溫（wēn）合金孔的精度要求。

④高（gāo）溫合金孔（kǒng）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（gèng）好（hǎo）的刀具材（cái）料。

為（wéi）了（le）解（jiě）決以上加工難點，加工此深孔時，必（bì）須選擇合適的加工（gōng）設備和刀（dāo）具（jù），保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計（jì）和分析

零件深孔加（jiā）工選用（yòng）常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度（dù）差,加（jiā）工效率低、操作者勞動強度大（dà）、質量難以保證（zhèng），而（ér）且很（hěn）容易（yì）引（yǐn）起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困（kùn）難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型（xíng）多，深孔加工產（chǎn）品結構差異大，且生（shēng）產批（pī）量較小，不可能購置深（shēn）孔加工專用（yòng）機床，為了（le）更好地保證深孔（kǒng）精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合（hé）適的加（jiā）工設備來滿足深孔加工的（de）技術要求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴（pēn）吸鑽、套料（liào）鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深（shēn）孔鑽和亞幹式深（shēn）孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於（yú）經改裝的（de）車床、臥式加工中（zhōng）心，易（yì）加工工件材料;套料鑽、內排屑深（shēn）孔（kǒng）鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合（hé）金可轉位深孔鑽一般最小（xiǎo）鑽削直（zhí）徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔（kǒng）加工係（xì）統主要是利（lì）用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧（wù）化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

而（ér）槍（qiāng）鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長（zhǎng）徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實際情況，研究決定（dìng）采用（yòng）槍（qiāng）鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖（jiān）、鑽杆和（hé）刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭（tóu）冷卻潤滑和使切屑順利（lì）排出，並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金（jīn）作為基體（tǐ），表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫（féng）鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆（gǎn）後部中孔注入，經腰形孔到達（dá）切削（xuē）區（qū）後迫使切屑隨（suí）切削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁（bì）間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前（qián）角一般為0°，以便製（zhì）造。它無（wú）橫刃，鑽尖（jiān）偏離軸線，鑽孔（kǒng）時鑽（zuàn）尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）段，使之較易排出（chū）。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時（shí），通常是工件旋轉（zhuǎn），鑽頭作（zuò）直線進給，較適（shì）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。

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場合（hé）及公司現有設備情況（kuàng），在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中（zhōng）心，此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配（pèi）備（bèi）高壓內冷係統，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，不平衡（héng）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（xū）要靠導套或引導孔分擔。

典型（xíng）的槍鑽機床上配有（yǒu）槍鑽引導套，而本例所選（xuǎn）的車銑（xǐ）加工中（zhōng）心不是槍鑽專用機床（chuáng），沒有配備（bèi）導套，且沒有夾具，無法（fǎ）設計（jì）導（dǎo）套。

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

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽直徑，直（zhí）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（shì），由（yóu）圖可知，用軟三爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深（shēn）孔的（de）順序進行（háng）零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我（wǒ）們（men）選擇（zé）了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的（de）加工方（fāng）法和（hé）不同的切削參數進行了多個（gè）孔（kǒng）的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導（dǎo）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，分別選擇進口的伊斯卡中（zhōng）空內冷合金鑽（zuàn）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（kǒu）刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為（wéi）50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀具（jù）的切削參數偏低，轉速為600r/min，進（jìn）給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低於進口刀具（jù），費用同樣遠遠低於進口（kǒu）刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為（wéi）此零件的批量小且加工件數少（shǎo），在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較（jiào）低的四平合金鑽（zuàn）頭。

(2)深孔加工。

深孔加工（gōng）我們采（cǎi）用（yòng）了兩種加（jiā）工方案進行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深孔時，均采取小於（yú）鑽削時轉數和（hé）進給率的方法進行深孔（kǒng）加工;

另一種（zhǒng）是（shì）以較低轉數（shù）和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以（yǐ）零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經（jīng）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（ér）第二種加工方法，加工效率高且質量較（jiào）好。

因此（cǐ），在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方（fāng）法進行了刀具壽命試（shì）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，於是調低進給倍率（lǜ）為90%，繼續加工，可順利完成第4件和（hé）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，在調低進給倍率的情況下，1把（bǎ）槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在（zài）某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深孔和高（gāo）精（jīng）度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵（miàn）粗糙度好的孔。

而且在固定所有（yǒu）因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序（xù）便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的（de）影響，隻要是（shì）一（yī）個高質量（liàng）的槍鑽便可在生產（chǎn）過程中提供一致的表現。

它不僅適用於（yú）專用槍鑽機（jī）床，同時在高壓內冷和導向滿（mǎn）足的情況下也適用（yòng）於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推廣價值。