​CNC數（shù）控機（jī）床深孔加工要訣

什麽叫深（shēn）孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工（gōng）中（zhōng）的一道難題，尤（yóu）其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排（pái）屑不易，經常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現（xiàn）象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零（líng）件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的（de）深徑比（bǐ）更（gèng）增加了此零件的加工（gōng）難度，為了加工出合格孔，需製（zhì）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（jiàn）的試切加工，選擇合適（shì）的加工參數，最終確定了合理的加（jiā）工方（fāng）法。

一、零件簡介

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

這類高溫（wēn）合金孔（kǒng）加工相對於一般鋼材（cái）切削加工，刀具壽命要低（dī）50%以上，且加（jiā）工效率（lǜ）低，成本高。高溫合金孔加工（gōng）主要（yào）難點是：

①切削力大，消耗機（jī）床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的（de）高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損（sǔn）更為劇（jù）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高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼（gāng）材快得多，且需要切（qiē）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，必須選擇合適的（de）加工設備和刀具，保證零件的加工精（jīng）度。

二、加工（gōng）工（gōng）藝設計和分析

零件深孔加工（gōng）選用（yòng）常規的鑽削方（fāng）式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）更大的加工（gōng）困難，因此（cǐ）刀具（jù）最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加（jiā）工產品結構差異大，且生產批量（liàng）較（jiào）小，不（bú）可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證（zhèng）深孔精（jīng）度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔（kǒng）加工的技術要求。

1.刀具的選（xuǎn）擇

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

噴吸鑽適（shì）用於經改裝（zhuāng）的車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件（jiàn）材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直（zhí）徑不適合鑽加工（gōng）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;

而亞幹式深孔加工係統（tǒng）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（ér）槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑（jìng）比L/D>100、表麵（miàn）粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

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

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆（gǎn）和刀柄三部分組（zǔ）成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽（zuàn）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（jiā）的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或（huò）TiN，以提（tí）高鑽頭的（de）硬（yìng）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（bù）中孔注入，經腰形孔到達（dá）切削區後迫（pò）使（shǐ）切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間（jiān）空間排出，故稱外排（pái）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（yuán）錐，可使切屑在（zài）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中（zhōng）心上（shàng）的孔，加（jiā）工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中（zhōng）心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的（de）應用場（chǎng）合及公司現有設備（bèi）情況，在（zài）此零件（jiàn）加工時，筆者選擇（zé）了車銑複合加工中心，此（cǐ）設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於（yú）非平衡鑽頭（tóu），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（yǐn）導套，而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專（zhuān）用機床，沒有配備導（dǎo）套，且沒（méi）有夾（jiá）具，無法設計導套。

因此（cǐ），筆者考慮用鑽削引導孔（kǒng）的方式來平衡槍鑽切削力。通過大量實（shí）驗數據（jù）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（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較合（hé）適。

4.工（gōng）藝試驗與分析

深孔加（jiā）工（gōng）工序草圖如圖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（líng）件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的（de）鑽頭按不同切削參數進（jìn）行試驗加工;鑽深孔時，我（wǒ）們選擇了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的加（jiā）工方（fāng）法和（hé）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，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的前（qián）提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分（fèn）別選擇進口的伊斯卡中空內冷合（hé）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（de）試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀（dāo）具要高許多，轉速可以（yǐ）達（dá）到2500r/min，進給率為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（fèi）用。

經試驗，兩種刀具的加工（gōng）質量相似。因為此零件的（de）批量小且加工件數少，在滿足（zú）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（jìn）行（háng）試驗加工：

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

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零（líng）轉數和（hé）G0的速度（dù）快速退（tuì）出深孔（kǒng）的加工方法。

經過試（shì）驗加工發現（xiàn）：第一種加工方法加工效率低且（qiě）零件表麵質（zhì）量差，而第二種加工方法，加工效率高且質量（liàng）較好。

因此，在保證（zhèng）足夠冷卻壓力的情（qíng）況下（xià），選擇第二種（zhǒng）加工方法進行了刀具壽命試驗（yàn）。

試驗（yàn）過（guò）程中發現，1把（bǎ）槍鑽加工到第（dì）4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的（de）情（qíng）況下，1把（bǎ）槍鑽最多加工5件零（líng）件，可防止鑽（zuàn）頭折斷。

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高精度孔加（jiā）工問題，可鑽出一（yī）個直線度高、表麵粗糙（cāo）度好的孔。

而且在固定所（suǒ）有因素（sù），如主軸轉速、進給速（sù）度和冷卻液壓力後，深（shēn）孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質（zhì）量的槍鑽便可在生產過程中提供（gòng）一（yī）致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機（jī）床（chuáng），同時（shí）在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複（fù）合加工中心和數（shù）控（kòng）車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。