CNC數控機床深孔加（jiā）工要訣（jué）

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔（kǒng），深孔加工是機械加工（gōng）中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細（xì）長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，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（xiàn）象，從而（ér）達不到質量要求（qiú）。

航空發動機某噴（pēn）嘴類零件（jiàn），孔徑為（wéi）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（jiā）工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選（xuǎn）擇合適的加工參數，最終確定了合理（lǐ）的加（jiā）工方法。

一、零件簡介

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

這類高（gāo）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（jiā）工效率低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

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

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，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、加工工藝設計和分析

零件深孔加工（gōng）選用常規的鑽（zuàn）削方式，需加長麻花鑽，而（ér）且要斷屑（xiè）加工，不僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者（zhě）勞動強度大（dà）、質量難以保（bǎo）證，而且很容易引（yǐn）起堵屑或折（shé）斷鑽頭，造成更大的（de）加工困難，因此刀具（jù）最好（hǎo）選擇深孔加工專用刀（dāo）具。

設備的選用考慮到本公司（sī）產品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小（xiǎo），不可（kě）能購置深孔加工（gōng）專用機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加（jiā）工設備來滿足深（shēn）孔加工的技（jì）術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合（hé）金可（kě）轉位深孔鑽、內（nèi）排屑深（shēn）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（yì）加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合（hé）鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位（wèi）深孔鑽一般最小鑽削直（zhí）徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用（yòng）霧化切削液進行潤滑，需專用（yòng）的加（jiā）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級的深孔（kǒng）。

經對上述幾種深孔加工刀（dāo）具的對比及本廠的實際情況，研究（jiū）決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽（zuàn）尖、鑽杆和刀柄（bǐng）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順（shùn）利排出，並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金（jīn）作（zuò）為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽（zuàn）頭（tóu）的（de）硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油（yóu）由鑽杆（gǎn）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型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

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

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件（jiàn）中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻（què）係統的車床與立式機床、刀具（jù）或工件旋轉場合。

綜合考（kǎo）慮槍鑽加工的應用場合（hé）及公司現有設（shè）備情況，在此零件加工（gōng）時，筆者選擇了車銑複合（hé）加工中心，此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔（kǒng）加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切（qiē）削力不平（píng）衡（héng）。

為（wéi）了減少鑽頭（tóu）周邊的徑向（xiàng）切削力，需要靠導套或（huò）引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽（zuàn）引導（dǎo）套，而本（běn）例所選的車銑（xǐ）加工中心不（bú）是槍鑽專用（yòng）機床，沒有配備導（dǎo）套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此（cǐ），筆者考慮用鑽削引導孔的方（fāng）式來平衡槍鑽切削力。通（tōng）過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的（de）深（shēn）度（dù）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。

4.工藝試驗與分析

深（shēn）孔加工工（gōng）序草圖如圖（tú）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→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（jiā）的鑽頭按不（bú）同切削參數（shù）進行試驗（yàn）加工;鑽深孔時，我（wǒ）們選擇了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足（zú）槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內冷合金（jīn）鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經（jīng）過（guò）多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率（lǜ）為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國（guó）產刀具的切（qiē）削參數偏（piān）低，轉速為600r/min，進給率僅為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費用。

經試驗（yàn），兩（liǎng）種刀具的加工（gōng）質量相似。因為（wéi）此零件的批量小（xiǎo）且（qiě）加工件數少，在滿足加工質（zhì）量的（de）前提（tí）下，我們選擇了費用較（jiào）低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采（cǎi）用了兩種加工方案進行試驗加工（gōng）：

一種（zhǒng）是進入導向孔（kǒng）和退（tuì）出深孔時，均采取小於（yú）鑽（zuàn）削時轉數和進給率的方法進（jìn）行深孔（kǒng）加工;

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入（rù）導向孔，以零（líng）轉數和G0的速（sù）度快速退出深孔的加工方法（fǎ）。

經過試驗加（jiā）工發現（xiàn）：第一種（zhǒng）加工（gōng）方（fāng）法加工效率低且零件表麵（miàn）質量差，而第二種加工方法，加（jiā）工效率高且質量較好。

因此，在保（bǎo）證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方法（fǎ）進行了（le）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（lǜ）為90%，繼續加工，可順利完成第4件（jiàn）和第5件的加工（gōng），但加工到第6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷（duàn）。

經過試驗，在調低進給（gěi）倍率的情況下，1把槍鑽最多加工（gōng）5件零件，可（kě）防止鑽頭（tóu）折斷。

在某些加（jiā）工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和（hé）高精度孔（kǒng）加（jiā）工問題（tí），可鑽出一個直（zhí）線度高（gāo）、表麵粗糙度好的（de）孔。

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

它不僅適用（yòng）於專用（yòng）槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適（shì）用（yòng）於車銑複（fù）合加工中心和數控車床（chuáng），經濟適用性強，有一定的推廣價值。