​CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工是機械加工中的一道難（nán）題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀（dāo）具細長，剛性差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常（cháng）產生直徑變大、出（chū）現錐形或孔偏斜等現（xiàn）象，從而達不到（dào）質（zhì）量要求。

航空（kōng）發動機某噴嘴（zuǐ）類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深徑比達（dá）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（chū）合（hé）格孔，需製定（dìng）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，選擇合適的加工參數，最終確定（dìng）了（le）合理的加工方法（fǎ）。

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（biǎo）麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加工（gōng）的GH4169。

這（zhè）類高溫合金孔加工相對於一般（bān）鋼材切削加工，刀（dāo）具壽（shòu）命要低50%以上，且加工效率低（dī），成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封（fēng）閉的（de）切削，產（chǎn）生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀（dāo）具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法（fǎ）難以保證高溫合金孔的精度要（yào）求。

④高溫（wēn）合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削（xuē）性能更好的刀具材料（liào）。

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

二、加工工藝設計和分析

零件（jiàn）深孔加工選用常規的（de）鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗（cū）糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以（yǐ）保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）更大的加工困難，因（yīn）此刀具最好（hǎo）選擇深（shēn）孔（kǒng）加工專用刀（dāo）具。

設備的選用考慮到（dào）本（běn）公司（sī）產品類型多，深孔加（jiā）工產品（pǐn）結構差異大，且生產批量較小，不可能購置（zhì）深孔加工專用機床，為了（le）更好地保證深孔（kǒng）精度要求，結（jié）合工廠實際，選（xuǎn）擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等（děng）類型。

噴吸鑽適用於（yú）經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔（kǒng）鑽的鑽孔（kǒng）直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬（yìng）質合金可轉位深（shēn）孔（kǒng）鑽一般最小鑽削直徑為（wéi）Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行（háng）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（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（jiū）決（jué）定采用槍鑽進行此深（shēn）孔的加（jiā）工。

槍鑽由（yóu）硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖（jiān）上開有油（yóu）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（zuò）為基體（tǐ），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（zuàn）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由V型槽與工件孔壁間空間排（pái）出，故稱（chēng）外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製（zhì）造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成（chéng）小圓錐，可使切（qiē）屑在鑽尖處斷離為兩段，使（shǐ）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，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較（jiào）適用於加工中心及配備高壓冷卻（què）係統的車床與立（lì）式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備（bèi）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。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少（shǎo）鑽頭周邊的徑向切削力（lì），需要靠導套或引導孔分（fèn）擔。

典型的槍（qiāng）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，且沒有夾具，無法設計導套。

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

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較合適。

4.工藝（yì）試驗與分析

深（shēn）孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟（ruǎn）三爪裝夾（jiá），以定位，夾（jiá）緊（jǐn），按車端麵→鑽（zuàn）導向孔→鑽深孔（kǒng）的順序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們（men）選擇了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切（qiē）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（zuò）用（yòng）的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問（wèn）題，分別選擇進（jìn）口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行（háng）了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具（jù）切削參數比國（guó）產刀具要高許多，轉速可以達到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（wéi）20mm/min，加（jiā）工效率遠低於（yú）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（jiā）工質量相似。因（yīn）為此零件的批量小且加工件數少，在滿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（gōng）方案進行試（shì）驗加工：

一種是進入導向孔（kǒng）和退出深孔時，均采取小於鑽削（xuē）時轉（zhuǎn）數（shù）和（hé）進給（gěi）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，以零轉（zhuǎn）數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加工方法。

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

因此，在（zài）保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加（jiā）工方法進（jìn）行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把（bǎ）槍（qiāng）鑽加工到第4件零件時（shí），加工（gōng）聲（shēng）音異常，於是調（diào）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（jiàn）時，加工到孔（kǒng）深78mm時，鑽頭折（shé）斷。

經過試驗，在調低進（jìn）給倍率的情況下，1把槍（qiāng）鑽最多（duō）加工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（jīng）度（dù）孔加工問題，可鑽（zuàn）出（chū）一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有因（yīn）素，如主軸（zhóu）轉速、進（jìn）給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易（yì）的“標準”工序，不（bú）受操作員技術的影響，隻要是（shì）一個高質量的槍鑽便可在生產過（guò）程中提供一致的表現。

它不（bú）僅適用於專用槍鑽機床，同時在（zài）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（shù）控車床，經濟適用（yòng）性強，有一定的推廣價值。