CNC數控機（jī）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（shēn）孔加工是機械加工中（zhōng）的一道難題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加工，難（nán）點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜（xié），且散熱困難（nán），排（pái）屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要（yào）求。

航空發（fā）動機某噴（pēn）嘴類零件，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（wéi）了加工出合格（gé）孔，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，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工方法（fǎ）。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內（nèi）孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵（miàn）粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬（shǔ）於深（shēn）孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔（kǒng）加工相對於一般鋼材切（qiē）削加工（gōng），刀具壽命要（yào）低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工主（zhǔ）要難點是（shì）：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠（yuǎn）離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法（fǎ）難以保證高溫合金孔的精度（dù）要求。

④高溫合金孔加工中，刀具（jù）磨損比加工普通鋼材快得（dé）多，且需要切削性能更好的刀具材料。

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

二、加（jiā）工（gōng）工藝（yì）設計和（hé）分析

零（líng）件深（shēn）孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不（bú）僅加工精度低、表麵粗糙度差（chà）,加工效率低、操作（zuò）者勞動強度大、質量難以保證，而且（qiě）很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）更大的加（jiā）工困難（nán），因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備（bèi）的選用（yòng）考慮到本公司產品類型多，深孔加工（gōng）產品結構差（chà）異大，且生產批量較小，不可能購置（zhì）深孔加工專（zhuān）用機床，為了更好地保證深（shēn）孔精度要（yào）求，結合工廠實際，選擇合適的加工設（shè）備（bèi）來滿足深孔加工的技術要（yào）求。

1.刀具的選擇

深（shēn）孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴（pēn）吸鑽、套（tào）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工係統等類型。

噴吸鑽（zuàn）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適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬（yìng）質合金（jīn）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（tǒng）主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻（què），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（zhǎng）徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的（de）深孔（kǒng）。

經對上述幾種深孔加工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。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

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

其原理是（shì）高壓油由鑽杆後（hòu）部中孔注（zhù）入（rù），經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以（yǐ）便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形（xíng）成小圓錐，可使切屑在鑽尖處（chù）斷離為兩段，使之較易（yì）排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中（zhōng）心上的孔，加工時，通常是（shì）工（gōng）件旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給，較（jiào）適用於加工中心及配備高壓冷卻係統的車床與（yǔ）立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜（zōng）合（hé）考慮槍鑽加（jiā）工的應用場合及公司現（xiàn）有設（shè）備情況，在此零件加工時（shí），筆者選擇了（le）車銑複合加工中（zhōng）心，此設（shè）備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可（kě）以進行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於（yú）非平衡鑽頭，不平（píng）衡的槽形意味（wèi）著切削力不平（píng）衡。

為了減少（shǎo）鑽頭（tóu）周邊的（de）徑向切削力，需（xū）要靠導套或引導孔分擔。

典型的（de）槍（qiāng）鑽機床上配有（yǒu）槍鑽引（yǐn）導套，而（ér）本例所選的車銑加（jiā）工中心不（bú）是槍鑽專用機床，沒（méi）有配備導套，且沒有夾具（jù），無法設計（jì）導套。

因此，筆（bǐ）者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式（shì）來平衡槍鑽切削（xuē）力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應（yīng）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。

4.工（gōng）藝試（shì）驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟（ruǎn）三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向（xiàng）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參數進行試驗加（jiā）工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的（de）槍鑽（zuàn），以不同的加工方法和不同的切削參數進行（háng）了多個孔的鑽削試驗（yàn）。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導孔時，在（zài）滿足槍鑽引導作用的（de）前提下（xià），筆者也兼顧了刀具成本問題，分別（bié）選擇進口的伊斯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。

經過多個孔的試驗（yàn）加工，發現進口（kǒu）刀具切削參數比國產刀具（jù）要高許多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且較耐磨損（sǔn），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（dī）於進口（kǒu）刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相（xiàng）似（sì）。因（yīn）為此（cǐ）零件的批量小且加工（gōng）件數少，在滿足加工質（zhì）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。

深孔加工我們采用了兩種（zhǒng）加工方（fāng）案進行（háng）試（shì）驗（yàn）加工：

一種是進入導向（xiàng）孔和（hé）退出（chū）深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的方法進行深孔（kǒng）加工;

另一種是以（yǐ）較低轉數和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以零轉數和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（zhǒng）加工方法加工效率低（dī）且零件（jiàn）表麵質量（liàng）差，而第二種加（jiā）工方法，加工（gōng）效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的（de）情況下，選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（jiàn）零（líng）件時，加工聲音異（yì）常，於是（shì）調低進給倍率為（wéi）90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工（gōng）到第6件時，加工到孔（kǒng）深78mm時（shí），鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件（jiàn）零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加（jiā）工範圍內，槍（qiāng）鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深（shēn）孔（kǒng）和高精度孔（kǒng）加工（gōng）問題，可鑽出一個（gè）直線度高（gāo）、表麵（miàn）粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定（dìng）所有因素，如主軸轉速（sù）、進給速度和冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準（zhǔn）”工序，不受操作員技術的（de）影響，隻要（yào）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（zhuān）用槍鑽機床，同時在高壓內（nèi）冷和導向滿足的（de）情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。