​CNC數（shù）控機床（chuáng）深孔加工（gōng）要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指（zhǐ）孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機（jī）械加工中的一道難題，尤其是大深徑比（bǐ）的深孔加（jiā）工，難點在於刀具細長，剛性差、強（qiáng）度低，易引起刀（dāo）具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而（ér）達不到質量要（yào）求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達（dá）17：1。超大的深徑比更增加了此零（líng）件的加工難度（dù），為了（le）加工出合格（gé）孔，需製定（dìng）合理的加工方案（àn），選擇合適的（de）加工設備和刀具。筆者經過（guò）試件的試切加工（gōng），選擇合適的加工參（cān）數，最終確定了合理的加（jiā）工方法。

一、零件（jiàn）簡（jiǎn）介

某噴（pēn）嘴（zuǐ）類零（líng）件，總長為105mm，杆（gǎn）部（bù）內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，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加工，刀具壽命要低50%以上，且加（jiā）工效率低，成本（běn）高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大（dà），消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生（shēng）的高切削熱和（hé）切屑難以（yǐ）及時（shí）排出，遠離刀尖，刀具（jù）磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削（xuē）方（fāng）法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材（cái）快得多，且（qiě）需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決（jué）以上（shàng）加工（gōng）難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加（jiā）工精度（dù）。

二、加工工藝設計和分析

零（líng）件深孔加工選（xuǎn）用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵（miàn）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（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大（dà）的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選（xuǎn）用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能購置深孔（kǒng）加工專用機床，為了更好地保證深孔精度（dù）要求，結合工廠（chǎng）實際，選擇合適的（de）加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加（jiā）工的刀具（jù）有多種，如（rú）槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔（kǒng）鑽和亞幹式（shì）深孔加工係統等類型（xíng）。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥（wò）式加工中（zhōng）心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑（xiè）深孔鑽的（de）鑽孔直徑不適合鑽（zuàn）加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最（zuì）小（xiǎo）鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空（kōng）氣進行排屑和冷卻，使用霧（wù）化切削（xuē）液進行潤滑，需專用的加工（gōng）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（shēn）孔。

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

槍鑽由硬質（zhì）合金鑽（zuàn）尖、鑽杆和刀柄（bǐng）三部分（fèn）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金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭（tóu）的硬度和耐磨性（xìng）;鑽（zuàn）杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其（qí）原理（lǐ）是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深（shēn）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）鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑（xiè）在鑽尖處（chù）斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是（shì）用（yòng）來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常（cháng）是工件（jiàn）旋轉（zhuǎn），鑽頭（tóu）作直線進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻（què）係統的車床與立式（shì）機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍（qiāng）鑽加工的應用場（chǎng）合及公司現有設備情況，在此零（líng）件加工時，筆者選擇了車銑（xǐ）複合加工中心，此設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（yòng）場合。可（kě）以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

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

為了減（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切（qiē）削力，需要靠導套或引導（dǎo）孔分擔。

典型的（de）槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是槍（qiāng）鑽專用機床，沒（méi）有配備導套，且（qiě）沒（méi）有夾具，無法設計導套（tào）。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削引（yǐn）導孔的（de）方式來平衡槍鑽切削力。通過大量（liàng）實驗數據得出：

槍（qiāng）鑽引導孔的深度應為1～2倍（bèi）槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭（tóu）直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可（kě）知，用（yòng）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（shù）進行試驗加工;鑽深孔（kǒng）時，我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（jìn）行了多個孔的（de）鑽削試驗（yàn）。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿（mǎn）足（zú）槍鑽引導作用的（de）前提下，筆（bǐ）者也兼顧了（le）刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽（zuàn）頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可（kě）以達到2500r/min，進（jìn）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（cān）數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為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費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小且（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。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是進入導向（xiàng）孔和退出深孔時，均采（cǎi）取小（xiǎo）於鑽削時轉數和進給率的方（fāng）法進行深孔加工;

另一種是以較（jiào）低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加工方法。

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

因此（cǐ），在保證足夠冷卻壓力的情況（kuàng）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（gōng）到第（dì）4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續（xù）加工，可順（shùn）利完成（chéng）第4件和第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。

經（jīng）過試驗，在調低進（jìn）給倍率的情（qíng）況下，1把槍鑽最多加（jiā）工5件零件，可防止（zhǐ）鑽頭折斷。

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

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，深孔鑽這個工序（xù）便成為一個（gè）簡（jiǎn）易的“標準”工序，不受操作員技術的影（yǐng）響，隻要是一個高質量的槍鑽（zuàn）便可在生產過程中提（tí）供一（yī）致（zhì）的表現（xiàn）。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也（yě）適用於車銑複合加工中心（xīn）和（hé）數（shù）控（kòng）車床，經濟適用性強，有一定的（de）推廣價值。