​CNC數控機（jī）床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指（zhǐ）孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深（shēn）孔加工是機（jī）械加工中的一道難題，尤（yóu）其是（shì）大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差（chà）、強度低，易引起刀具（jù）偏斜，且散（sàn）熱困（kùn）難（nán），排屑不易，經常產生直徑變（biàn）大、出現錐形或孔（kǒng）偏斜等現象，從而達不到質量（liàng）要求。

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

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長（zhǎng）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（shēn）孔加工的零件，其材料（liào）為難加工的GH4169。

這類（lèi）高溫合（hé）金孔（kǒng）加工相對於一般（bān）鋼材（cái）切削加工，刀具（jù）壽命（mìng）要低50%以上，且加工效率低，成本（běn）高。高溫合金（jīn）孔加工主要難點是：

①切削力大，消（xiāo）耗機床（chuáng）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（xiè）難以（yǐ）及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用（yòng）普通的鑽削方法難（nán）以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金（jīn）孔加工中，刀具（jù）磨損比加工普通鋼材快得多，且需（xū）要切削性（xìng）能更好的刀（dāo）具材（cái）料。

為了解決以上加工難點，加工（gōng）此（cǐ）深（shēn）孔時，必須選擇合適的加工設備（bèi）和刀具，保證（zhèng）零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選（xuǎn）用常規的鑽削方（fāng）式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加（jiā）工，不僅加工精度低、表麵粗糙（cāo）度差（chà）,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好（hǎo）選擇（zé）深孔加工專用刀具。

設（shè）備的選用考慮到本公（gōng）司產品類型多（duō），深（shēn）孔加工產品結構差異大，且生（shēng）產（chǎn）批量較（jiào）小（xiǎo），不可能購置深孔加（jiā）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（xuǎn）擇合適的加（jiā）工設（shè）備來滿足深孔加工的技術要求（qiú）。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍（qiāng）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式深孔加（jiā）工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內（nèi）排屑深孔鑽的鑽孔直徑（jìng）不適合鑽加工（gōng）Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑（xiè）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（shàng）述幾種深孔（kǒng）加（jiā）工刀具的（de）對比及本廠的實際情況，研究決定（dìng）采用槍鑽進行此（cǐ）深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部（bù）分組成。

槍鑽鑽尖（jiān）上開有油孔，以加（jiā）強鑽頭冷卻（què）潤滑和使（shǐ）切屑（xiè）順利排出，並選擇韌性和抗振性均（jun1）較（jiào）佳的硬（yìng）質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和（hé）耐磨（mó）性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入（rù），經（jīng）腰形孔到（dào）達切削區（qū）後迫使切（qiē）屑隨切（qiē）削液由V型槽與工件孔壁間空間（jiān）排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它（tā）無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時（shí）鑽尖前方形成小（xiǎo）圓錐，可使切屑在鑽尖處斷（duàn）離為兩段，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，通常（cháng）是工件旋（xuán）轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及（jí）配備高壓冷卻係統的車（chē）床與立式機床、刀（dāo）具或工件（jiàn）旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備（bèi）情況，在此零件加工時，筆者選（xuǎn）擇了車銑複合加工中心，此設備既（jì）可實現零件（jiàn）旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應（yīng）用場合。可以進行（háng）鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平（píng）衡鑽頭，不平衡的（de）槽（cáo）形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周（zhōu）邊的徑向切削力，需要靠導（dǎo）套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套（tào），而本例所選的車（chē）銑加工中心不是槍鑽專用機床，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出：

槍鑽引導孔的深度應為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（shì）。

4.工藝試驗與（yǔ）分析

深孔加（jiā）工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深孔的（de）順序進（jìn）行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不（bú）同切削參（cān）數進行試驗加工;鑽深孔時，我（wǒ）們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方（fāng）法和不同的切削參數進行（háng）了多個（gè）孔的鑽削試（shì）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（bǐ）者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊（yī）斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四（sì）平合（hé）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（bǐ）國產刀具（jù）要高許多（duō），轉速可（kě）以達（dá）到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐（nài）磨損，但費用較高（gāo）;國產（chǎn）刀具的（de）切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣遠遠低於進（jìn）口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相（xiàng）似（sì）。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（tí）下，我們選擇了費用（yòng）較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我（wǒ）們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一（yī）種是進（jìn）入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數（shù）和進給率的方法進行深孔加工;

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以零轉數和G0的（de）速度（dù）快速退出深孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第一（yī）種加工（gōng）方法加工效率低且零件表（biǎo）麵質（zhì）量差，而第二種加工方法，加工（gōng）效率高且質量較好（hǎo）。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二（èr）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，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可（kě）順利完成第4件和第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（zài）調低進給倍率（lǜ）的情況下，1把槍鑽最多（duō）加工5件零件，可防止鑽（zuàn）頭折（shé）斷（duàn）。

在（zài）某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決（jué）的深孔和高（gāo）精度孔（kǒng）加工問題，可鑽出一個（gè）直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有因素，如主軸轉速、進給速度和（hé）冷卻液壓（yā）力後（hòu），深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質（zhì）量的槍鑽（zuàn）便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅（jǐn）適用於專用槍鑽（zuàn）機床，同時在高（gāo）壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加工（gōng）中心和數控車床，經濟適用性強，有（yǒu）一定的推廣價值。