​CNC數控機床深孔（kǒng）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（kǒng）加工是機械加（jiā）工中的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出（chū）現錐形（xíng）或孔偏斜等現象，從而達不到質（zhì）量要求。

航空發動（dòng）機某噴嘴（zuǐ）類零件，孔（kǒng）徑為Ф6mm，孔深為105mm，深（shēn）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（jiā）工方案（àn），選擇合適的加工設備（bèi）和刀具。筆者經過試件的（de）試切加（jiā）工，選擇合適的加（jiā）工（gōng）參數，最終（zhōng）確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

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

這類高溫合金孔加工相對於一般鋼材切削（xuē）加工，刀具壽命要低50%以上（shàng），且加工效率低，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（kǒng）加工是半封閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時（shí）排（pái）出，遠離刀尖，刀具（jù）磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難（nán）以保（bǎo）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（jiā）工普（pǔ）通鋼材快得多，且需要切削性能更（gèng）好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深（shēn）孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工（gōng）藝設計和分析

零件深孔加工選用（yòng）常規的鑽削（xuē）方式，需（xū）加（jiā）長麻花鑽（zuàn），而且（qiě）要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更（gèng）大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設（shè）備的選用（yòng）考慮到本公司產品類型多，深孔加工（gōng）產品結構（gòu）差異大，且生產批量（liàng）較小，不可能購置深孔加工專用機床，為（wéi）了更好地（dì）保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備（bèi）來滿足深孔加工的技術（shù）要求。

1.刀具的選擇（zé）

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸（xī）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（shēn）孔加工係統等類型。

噴吸鑽適（shì）用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔（kǒng）直徑（jìng）不適合（hé）鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合（hé）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（pái）屑和冷（lěng）卻（què），使用（yòng）霧化切（qiē）削（xuē）液（yè）進行潤滑，需專用的加工設備。

而槍鑽適用於加（jiā）工（gōng）Ф2～Ф20mm、長徑比（bǐ）L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔（kǒng）。

經對上述幾種深孔（kǒng）加工刀具的對比及本廠的實際（jì）情況，研究決定采用槍鑽（zuàn）進行此深孔的加工。

槍鑽由硬（yìng）質合金鑽尖、鑽杆和刀柄（bǐng）三部（bù）分組成。

槍鑽鑽（zuàn）尖上開（kāi）有油孔，以加強鑽（zuàn）頭冷卻（què）潤滑和使切屑順（shùn）利排出，並選擇韌性（xìng）和抗振性（xìng）均較（jiào）佳的硬質合金作為（wéi）基體，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無縫鋼管。

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

此類深孔鑽前（qián）角一般為（wéi）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，可使切屑在鑽尖（jiān）處斷離（lí）為兩段，使之較易排出。

2.設備（bèi）

槍鑽是（shì）用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋（xuán）轉（zhuǎn），鑽頭作直線進給，較適用於（yú）加工中心（xīn）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用場合及公司現有設備情況（kuàng），在（zài）此零件加工時，筆者選（xuǎn）擇了車銑複合（hé）加工中心，此（cǐ）設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內（nèi）冷係統，滿足槍鑽的應（yīng）用場合。可以進行鑽孔加工（gōng）。

3.槍鑽引導孔加工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

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

典型的槍鑽機床（chuáng）上配有槍鑽引導套，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（bèi）導套，且沒（méi）有夾具，無法設計（jì）導套。

因（yīn）此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍鑽（zuàn）切削力。通過大（dà）量實驗（yàn）數據得出：

槍鑽引導孔的深度（dù）應為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較合（hé）適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖（tú）3所（suǒ）示，由圖可（kě）知，用軟三爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導（dǎo）向（xiàng）孔→鑽深孔的順序進行零件的深（shēn）孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽（zuàn）頭按不同（tóng）切削參數進行試驗加工;鑽深孔時（shí），我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不同的加工方法和不同的切（qiē）削參（cān）數進行了（le）多個孔的（de）鑽削試（shì）驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔（kǒng）時，在滿足槍鑽引導作用的前提（tí）下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口（kǒu）的（de）伊斯（sī）卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過（guò）多個孔的試驗加工，發現進口刀（dāo）具切削參數（shù）比國產刀具要高許多，轉速可以（yǐ）達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐（nài）磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給（gěi）率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的（de）費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質量相（xiàng）似。因為（wéi）此零件的批量小（xiǎo）且（qiě）加工件數少，在滿（mǎn）足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工（gōng）。

深孔加工我（wǒ）們采用了兩種加工方案進行試驗加工（gōng）：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均（jun1）采取小於鑽削時轉數和進給率（lǜ）的方法（fǎ）進行深孔加工;

另一種是以較低轉數和（hé）進（jìn）給率反轉進入導向孔，以零（líng）轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加（jiā）工方法加工（gōng）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。

因此，在保證足夠冷（lěng）卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法（fǎ）進行了刀具壽命試驗。

試驗（yàn）過程中發現，1把槍鑽加（jiā）工到第4件零件時（shí），加工聲（shēng）音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加（jiā）工到孔深78mm時，鑽頭（tóu）折斷。

經過試（shì）驗，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽（zuàn）頭折斷。

在某些加工範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻花（huā）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（dù）高、表麵粗糙度好的孔（kǒng）。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給速（sù）度（dù）和冷卻液壓力後，深孔鑽這個（gè）工（gōng）序便成為一個簡易的“標準”工序，不（bú）受操作員技（jì）術（shù）的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生（shēng）產過程中（zhōng）提供一（yī）致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和（hé）導向（xiàng）滿（mǎn）足（zú）的情況（kuàng）下也適用（yòng）於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。