​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指（zhǐ）孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是（shì）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（xié），且散熱困難（nán），排屑不易（yì），經常產生直徑變大（dà）、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空發動（dòng）機某噴嘴類零（líng）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，為了加工出合（hé）格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的（de）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（cān）數，最終確定了合理的（de）加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類（lèi）零件，總長為105mm，杆（gǎn）部內孔為φ6+0.12mm，壁（bì）厚為（wéi）2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件（jiàn），其（qí）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加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔（kǒng）加工主要難（nán）點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方（fāng）法難以保（bǎo）證高溫合金孔的精度要求。

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

為了解決以上加（jiā）工難（nán）點，加（jiā）工此深孔時（shí），必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零（líng）件的加（jiā）工精度。

二、加工（gōng）工藝設計和分析

零件（jiàn）深孔（kǒng）加工選用常規的鑽削（xuē）方式，需加長（zhǎng）麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、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（qiě）很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（shēn）孔加工產品結構差異（yì）大，且生產批（pī）量（liàng）較（jiào）小，不可能（néng）購置（zhì）深孔（kǒng）加工專用機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合工（gōng）廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔（kǒng）加工的刀具有多種（zhǒng），如槍鑽、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（zuàn）適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工（gōng）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（xiǎo）孔;硬質（zhì）合金可轉（zhuǎn）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和冷（lěng）卻，使用（yòng）霧化切削液（yè）進行（háng）潤（rùn）滑，需專用的加工（gōng）設備。

而槍鑽適用（yòng）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。

經對上述幾種深（shēn）孔加工刀具的對比及（jí）本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進（jìn）行此深（shēn）孔的（de）加工。

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，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合（hé）金作為基體，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。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削（xuē）區（qū）後迫使（shǐ）切屑隨切削（xuē）液由V型槽與工件孔壁間空間排（pái）出，故稱外（wài）排屑。

此類深孔鑽前角一般為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，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段（duàn），使之較易排出。

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（gōng）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、刀具或工件旋轉場合。

綜合（hé）考慮槍鑽加工的應用場合及公司現（xiàn）有設備情況，在此零件加工（gōng）時，筆者選擇了車（chē）銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以進（jìn）行（háng）鑽孔加工。

3.槍（qiāng）鑽引導孔（kǒng）加工

槍鑽屬於（yú）非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的（de）車（chē）銑加（jiā）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（jì）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（lì）。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引（yǐn）導孔的深度（dù）應為1～2倍槍鑽直徑，直（zhí）徑應比槍鑽鑽頭直徑大0.004～0.012mm較（jiào）合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草（cǎo）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→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工;鑽深（shēn）孔時，我們選（xuǎn）擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的（de）加工方法和不同的（de）切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導（dǎo）作用的前（qián）提下（xià），筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產（chǎn）的四平合金鑽頭進行了（le）試（shì）切（qiē）加工。

經過（guò）多個（gè）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;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率（lǜ）遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的（de）費用（yòng）。

經試驗，兩種刀（dāo）具的加工質量相似。因為此零件的批（pī）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加工方案進行試驗加（jiā）工：

一種是（shì）進入導（dǎo）向孔和退出深孔（kǒng）時，均采取小於鑽削時轉數和進給（gěi）率的方法進行深孔加工;

另一種是（shì）以較低轉數和進給率反轉進（jìn）入導（dǎo）向孔，以零轉數和（hé）G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第（dì）一種加工方（fāng）法加工效率（lǜ）低且零件表麵質量差，而第（dì）二種加工方（fāng）法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的（de）情況下，選擇第二種加工（gōng）方法進行了刀具壽命試（shì）驗。

試驗過程中（zhōng）發現，1把槍（qiāng）鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調（diào）低進（jìn）給倍率為90%，繼續加工（gōng），可順利（lì）完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加（jiā）工（gōng）到孔深78mm時，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件零件，可防止鑽頭折斷。

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

而且（qiě）在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度（dù）和冷卻液壓力後，深孔（kǒng）鑽這個工序（xù）便成為一個簡易的“標準（zhǔn）”工（gōng）序，不（bú）受操作員技術（shù）的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提（tí）供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性（xìng）強，有一（yī）定的推（tuī）廣價值。