​CNC數控機床深（shēn）孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔（kǒng）是（shì）指孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形（xíng）或孔（kǒng）偏斜等（děng）現象，從而達不到（dào）質量要（yào）求（qiú）。

航空發動機（jī）某噴嘴（zuǐ）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（jiàn）的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的（de）加工（gōng）方案，選擇合（hé）適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇（zé）合適的加工參數，最終確定了（le）合理的（de）加工方法。

一、零（líng）件（jiàn）簡介（jiè）

某（mǒu）噴嘴類零件，總長為105mm，杆部（bù）內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵（miàn）粗（cū）糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深（shēn）孔加（jiā）工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高（gāo）溫合金孔（kǒng）加工相（xiàng）對於一般鋼材切削加工（gōng），刀具壽命要低（dī）50%以上，且加工效率低（dī），成本（běn）高。高溫合金孔（kǒng）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（fēng）閉的切削，產生的高（gāo）切削（xuē）熱和切屑難以及時排（pái）出，遠離刀（dāo）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（gāo）溫合金孔加工中，刀具（jù）磨損（sǔn）比加工（gōng）普通鋼材快（kuài）得多，且（qiě）需要切削性能（néng）更好的刀具材料（liào）。

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

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的（de）鑽削方（fāng）式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加（jiā）工精度低（dī）、表麵（miàn）粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難（nán）以保證，而（ér）且很容易引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭，造成更（gèng）大的加工困難，因此（cǐ）刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考（kǎo）慮到本公司產（chǎn）品類型多，深孔加工產品結構（gòu）差異（yì）大，且生產批量較小，不可能購置深（shēn）孔加工專用（yòng）機床，為（wéi）了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備（bèi）來（lái）滿足深孔加（jiā）工的技術要（yào）求。

1.刀具的選（xuǎn）擇

深孔加工的刀（dāo）具（jù）有多種，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（hé）亞幹式深孔（kǒng）加工係統等類型。

噴（pēn）吸鑽適用（yòng）於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材（cái）料;套（tào）料鑽、內排屑深（shēn）孔鑽的（de）鑽孔直徑（jìng）不（bú）適合鑽加工Ф6mm的小（xiǎo）孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔（kǒng）加（jiā）工（gōng）係（xì）統主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，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。

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

槍鑽由（yóu）硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成（chéng）。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加（jiā）強（qiáng）鑽（zuàn）頭冷卻潤滑（huá）和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗（kàng）振性均較（jiào）佳（jiā）的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）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（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形（xíng）孔到（dào）達切削區（qū）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°，以便（biàn）製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形（xíng）成（chéng）小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用（yòng）來鑽削回（huí）轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具（jù）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（qíng）況，在此零件加工時，筆者選擇了（le）車銑複合加工中心（xīn），此設備既可實現零件旋轉，又配（pèi）備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應（yīng）用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬（shǔ）於非平衡鑽頭（tóu），不（bú）平衡的槽形意味著切削力不（bú）平衡。

為（wéi）了減少鑽頭周邊的徑向切削力，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，而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套（tào），且沒有夾具，無法設計導套。

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

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

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖（tú）如圖3所示（shì），由圖可知（zhī），用軟三（sān）爪裝夾，以定（dìng）位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽導向（xiàng）孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了（le）伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進（jìn）行了多（duō）個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引（yǐn）導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具（jù）成本問題，分別選（xuǎn）擇進口（kǒu）的伊斯卡中空內冷（lěng）合金鑽頭和國產的四平（píng）合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發（fā）現進（jìn）口刀具切削參數比國產刀具要高（gāo）許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費（fèi）用較高;國產刀具的切削參數（shù）偏低，轉（zhuǎn）速為600r/min，進給率僅為（wéi）20mm/min，加（jiā）工效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣遠遠低（dī）於進口刀具的費用。

經試驗，兩種（zhǒng）刀（dāo）具的加（jiā）工質量（liàng）相似。因為此零件的批量小且加工件數（shù）少，在滿足加工（gōng）質量的前提下，我們選擇了費用較低的四（sì）平合金鑽頭。

(2)深（shēn）孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種（zhǒng）加工方案進行試驗加工：

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

另（lìng）一種是以較低轉數和進給率反轉進（jìn）入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加（jiā）工方法。

經過試驗（yàn）加工發現：第一種加工（gōng）方法加工效率（lǜ）低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且（qiě）質量較好（hǎo）。

因此，在保（bǎo）證足（zú）夠冷卻壓力的情況下（xià），選（xuǎn）擇第二（èr）種加工方法（fǎ）進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中（zhōng）發現，1把槍鑽加工到（dào）第4件零件時，加工聲（shēng）音異常（cháng），於是調低進（jìn）給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加工（gōng）到第6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經（jīng）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，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍內，槍鑽能解決（jué）麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔加工（gōng）問題，可鑽（zuàn）出一個直線度高（gāo）、表（biǎo）麵粗糙（cāo）度好的孔。

而且（qiě）在固定（dìng）所有因素，如主軸轉速、進（jìn）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，不受操作（zuò）員技術（shù）的影響，隻要是一（yī）個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍（qiāng）鑽機床（chuáng），同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車（chē）銑複合加工中心（xīn）和數（shù）控車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推廣（guǎng）價值。