CNC數控機床深（shēn）孔加工（gōng）要訣

什麽叫深孔?

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

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（chāo）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，需製定合理的加工方案，選擇合適的（de）加工設備和（hé）刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇（zé）合適的加工參數，最終確（què）定了合（hé）理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零（líng）件，總（zǒng）長為105mm，杆部內孔為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（jiàn），其材料為難加工（gōng）的GH4169。

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

①切（qiē）削力大（dà），消耗機床（chuáng）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，刀具磨損更為（wéi）劇烈;

③用普通的鑽削方（fāng）法難以保證高溫合金孔（kǒng）的精度要求。

④高溫（wēn）合金孔加工中，刀具磨損比加（jiā）工（gōng）普通鋼材快得多，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決以（yǐ）上加工難點，加工此深孔（kǒng）時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用（yòng）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（miàn）粗糙度差,加工效率低、操作（zuò）者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭，造成（chéng）更（gèng）大的加工困難（nán），因此刀（dāo）具最好選擇深孔加工專用刀具。

設（shè）備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構（gòu）差異大，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（bǎo）證深孔精度（dù）要（yào）求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加（jiā）工（gōng）的技（jì）術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀（dāo）具有多種，如槍鑽（zuàn）、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等（děng）類型（xíng）。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加（jiā）工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不（bú）適合鑽加工Ф6mm的（de）小孔;硬質合金可轉位（wèi）深孔鑽一般最小鑽削直（zhí）徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹式（shì）深孔加工係統主要是利用壓縮空（kōng）氣進（jìn）行排屑和冷卻，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（jiā）工Ф2～Ф20mm、長徑比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（duì）比（bǐ）及本廠的（de）實際情況，研究決定采用槍（qiāng）鑽進行此深（shēn）孔的加工。

槍鑽（zuàn）由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀（dāo）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屑（xiè）順利排出，並選擇韌（rèn）性和抗振性均較佳的硬質（zhì）合金作為基體，表（biǎo）麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一（yī）般選用40Cr無縫鋼管。

其原理（lǐ）是高壓油由鑽（zuàn）杆（gǎn）後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後（hòu）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（lèi）深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切（qiē）屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排（pái）出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽（zuàn）頭作直線進給，較適用於加工中（zhōng）心及（jí）配備（bèi）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用場合（hé）及公（gōng）司（sī）現有設備情況，在此零件（jiàn）加工時，筆者選擇了車銑複合加（jiā）工中心（xīn），此（cǐ）設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓內（nèi）冷係統，滿足槍鑽（zuàn）的應用場合。可以（yǐ）進行鑽（zuàn）孔加工。

3.槍鑽引導孔（kǒng）加工（gōng）

槍鑽（zuàn）屬（shǔ）於非（fēi）平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味著切削力（lì）不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔（dān）。

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

因此，筆者考慮（lǜ）用鑽削引導（dǎo）孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽切削力。通（tōng）過大量實驗（yàn）數據得出：

槍（qiāng）鑽引導孔的深（shēn）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（jiào）合適。

4.工藝試驗與分（fèn）析

深孔加工工序草圖如圖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。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切削（xuē）參數進（jìn）行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時（shí），我們選（xuǎn）擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試（shì）驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽引（yǐn）導孔時，在滿足（zú）槍鑽引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷（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（yàn）加工，發現進口（kǒu）刀具切削參數比國產刀（dāo）具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較（jiào）耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為（wéi）600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）工效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣（yàng）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（wéi）此零件的批量小且加工件數少，在（zài）滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的（de）四平合金（jīn）鑽頭（tóu）。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加（jiā）工（gōng）方案進行試驗加工：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時（shí）轉數和（hé）進（jìn）給率的方法進行（háng）深孔加工;

另一種是以較低轉數和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）加工（gōng）方法。

經過試（shì）驗加工發現：第一種（zhǒng）加工方法（fǎ）加工效率低且零件表麵質量（liàng）差，而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證（zhèng）足夠冷（lěng）卻壓力的情況（kuàng）下，選（xuǎn）擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

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

經過試驗（yàn），在調低進給倍率的（de）情況下，1把槍鑽最（zuì）多加工5件零件，可防止鑽頭（tóu）折斷。

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

而且在固定所有因（yīn）素，如主軸轉速、進給速度和冷卻（què）液壓力後，深孔鑽這（zhè）個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員（yuán）技（jì）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（de）表現。

它（tā）不僅適用於專（zhuān）用槍（qiāng）鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿（mǎn）足的情（qíng）況下也適用於車銑複合加工中心和數控（kòng）車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。