CNC數控機床（chuáng）深孔加工要（yào）訣（jué）

什麽（me）叫深孔（kǒng）?

深孔是（shì）指孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔，深（shēn）孔加工是機械加工（gōng）中的一道（dào）難題，尤（yóu）其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強度低（dī），易引起刀（dāo）具偏（piān）斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直（zhí）徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不（bú）到質量要求。

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。超大的深徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合（hé）理的（de）加工方案，選（xuǎn）擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的（de）加工參（cān）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（zhǎng）為105mm，杆部內（nèi）孔為（wéi）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（jiā）工的零件，其材料為難加工（gōng）的GH4169。

這類（lèi）高溫合金孔加工相對於一般鋼材切（qiē）削加工，刀具壽命要低50%以上，且加（jiā）工效率低，成本高。高溫合金孔加工主（zhǔ）要難點（diǎn）是：

①切削力大，消耗機（jī）床功率大;

②孔（kǒng）加工是半封閉的切削（xuē），產（chǎn）生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠（yuǎn）離刀尖，刀（dāo）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（hé）金孔加工中（zhōng），刀具磨損比加工普通鋼材（cái）快（kuài）得多，且需要切削性能更（gèng）好的刀具材料。

為了解（jiě）決以（yǐ）上加工難點，加工此深孔時，必（bì）須（xū）選擇合適（shì）的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工（gōng）藝設計和分析（xī）

零件（jiàn）深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙（cāo）度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動強度大、質量難（nán）以保證，而且（qiě）很容易引起（qǐ）堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最（zuì）好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品（pǐn）類型多，深孔加工產品（pǐn）結構差異（yì）大，且生產批量較小（xiǎo），不可能購（gòu）置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精（jīng）度要求，結合工廠實際，選擇合適的（de）加工設備來滿足（zú）深孔加工的技術要求。

1.刀具的（de）選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套（tào）料鑽、硬質（zhì）合金可轉位深孔鑽、內排（pái）屑深孔鑽和亞幹（gàn）式深孔加工（gōng）係（xì）統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料;套料鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的（de）小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一（yī）般最小鑽（zuàn）削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空（kōng）氣進行排屑和冷卻，使（shǐ）用霧化切削液進行潤滑，需（xū）專用的加工（gōng）設備。

而槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表（biǎo）麵粗糙（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔（kǒng）。

經對上述幾種（zhǒng）深孔（kǒng）加工（gōng）刀具的對比及本廠的實際情（qíng）況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬質合（hé）金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分（fèn）組成。

槍（qiāng）鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻（què）潤（rùn）滑和使切屑順利排出，並選擇韌性（xìng）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）和耐磨性;鑽杆一般選（xuǎn）用40Cr無縫鋼管。

其原理（lǐ）是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔（kǒng）到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸（zhóu）線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離（lí）為兩段，使之較易排出（chū）。

2.設備

槍鑽是用來鑽（zuàn）削回轉工件中心上的孔，加（jiā）工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給（gěi），較適用於加工（gōng）中心及配備高壓冷（lěng）卻係統的（de）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（yǒu）設備情況，在（zài）此零件加工時，筆者（zhě）選（xuǎn）擇了（le）車銑（xǐ）複合加工中心（xīn），此設備既可實現零件（jiàn）旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進（jìn）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。

為了減少鑽（zuàn）頭周邊的徑向切削力，需要（yào）靠導套或（huò）引導孔分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機床上配有槍鑽引（yǐn）導套，而本例所選的車銑加工中心不（bú）是槍（qiāng）鑽專用（yòng）機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

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

槍鑽（zuàn）引導孔的深度應為（wéi）1～2倍槍鑽直徑，直（zhí）徑應比槍鑽（zuàn）鑽（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工（gōng）工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝（zhuāng）夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深（shēn）孔的順序進行（háng）零件的（de）深孔（kǒng）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（yàn）加工;鑽深（shēn）孔時，我們選擇了（le）伊斯卡的槍鑽，以不同的（de）加工方法和不同（tóng）的（de）切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引（yǐn）導孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分（fèn）別選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷合金鑽頭和國產的四平（píng）合金（jīn）鑽頭進行了試切加工（gōng）。

經過多個孔的試驗加（jiā）工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許（xǔ）多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且較耐磨損，但（dàn）費用較高（gāo）;國產刀具的切削參數偏低（dī），轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口（kǒu）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，在滿足加工質量的前（qián）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：

一種是進入導向孔和退出深（shēn）孔時（shí），均采（cǎi）取小於鑽削時轉數和（hé）進給率的方法進行深孔（kǒng）加（jiā）工;

另一種是以較低轉（zhuǎn）數和進給率反轉進（jìn）入導向孔（kǒng），以零轉數和G0的速度（dù）快速退出深孔（kǒng）的（de）加工方法。

經過試（shì）驗加工發現（xiàn）：第一（yī）種加工方法加工效率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（yīn）此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選（xuǎn）擇第二種（zhǒng）加工方法進行了刀具壽命（mìng）試驗。

試（shì）驗過程中發現，1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲（shēng）音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加（jiā）工到第6件時（shí），加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低（dī）進給倍率的（de）情況下，1把（bǎ）槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔（kǒng）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。

而（ér）且在固定所（suǒ）有因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔鑽這個工序便成為一個簡（jiǎn）易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

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