​CNC數控（kòng）機（jī）床深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指孔深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一（yī）道（dào）難題，尤（yóu）其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀（dāo）具細長（zhǎng），剛性差、強度（dù）低，易（yì）引起（qǐ）刀具偏斜，且散（sàn）熱困難，排屑不易，經常產生直（zhí）徑變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴（pēn）嘴類零件，孔徑（jìng）為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比（bǐ）達17：1。超大的深徑比更增加（jiā）了此零件的加工難度，為了加工出合格（gé）孔，需製定合理的加工方案，選擇（zé）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，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長（zhǎng）為（wéi）105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表（biǎo）麵粗糙度（dù）為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的（de）零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金（jīn）孔（kǒng）加工相（xiàng）對於一般鋼材切削（xuē）加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工（gōng）主要難點是：

①切削力大（dà），消耗（hào）機床功率（lǜ）大;

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

③用普通的鑽（zuàn）削方法難以保證高溫合金孔的精度（dù）要求。

④高溫合（hé）金孔加工中（zhōng），刀具（jù）磨（mó）損比加工普通（tōng）鋼材（cái）快得多，且需要切削性能更好的刀具（jù）材（cái）料。

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

二、加工工（gōng）藝設（shè）計（jì）和分析

零件深孔加工選用常規（guī）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（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量（liàng）難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工（gōng）困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的（de）選用考慮（lǜ）到本（běn）公司（sī）產品（pǐn）類型多，深孔加工（gōng）產（chǎn）品結構（gòu）差異大，且（qiě）生產批量較小，不可能購置深孔加（jiā）工專（zhuān）用機床（chuáng），為了更好地保證（zhèng）深孔精度要求，結合工廠實際，選（xuǎn）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（shēn）孔（kǒng）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類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車（chē）床、臥式加工中心，易加工工件材料;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主要（yào）是利用壓縮空氣進行排屑（xiè）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（biǎo）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，研究決定（dìng）采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組（zǔ）成。

槍（qiāng）鑽鑽尖上開（kāi）有油孔，以加強鑽頭（tóu）冷卻（què）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（kě）塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽（zuàn）杆一（yī）般選用40Cr無縫鋼（gāng）管。

其原理是高壓（yā）油由鑽杆後部中孔注入，經腰形（xíng）孔到達（dá）切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間（jiān）空間排出（chū），故稱外排（pái）屑。

此（cǐ）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（kǒng）時鑽尖前方形成小圓錐，可使切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（xīn）上的孔，加工時，通常是工件旋（xuán）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（dāo）具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備（bèi）情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零件旋（xuán）轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加（jiā）工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著（zhe）切削力不平衡。

為（wéi）了減少鑽（zuàn）頭周邊的徑向切削力（lì），需要靠導套（tào）或（huò）引導孔分（fèn）擔。

典型的槍鑽機床上配有（yǒu）槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是（shì）槍鑽專用機床，沒有配備（bèi）導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此（cǐ），筆者考慮用鑽削引導孔的方（fāng）式來平衡（héng）槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引（yǐn）導孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍鑽直（zhí）徑（jìng），直徑應比槍鑽鑽頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗（yàn）與分析

深孔加工工序草（cǎo）圖如圖3所（suǒ）示（shì），由圖可知，用軟三（sān）爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向（xiàng）孔時，以（yǐ）不同（tóng）廠家的鑽頭按不同切削參數進行（háng）試驗加工;鑽深孔（kǒng）時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和（hé）不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試（shì）驗。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導孔時（shí），在滿足槍鑽引導作用（yòng）的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具（jù）成本問（wèn）題，分（fèn）別選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷合金鑽頭和國產的四平合金（jīn）鑽頭進行了試切加工。

經過多個（gè）孔的試（shì）驗加工，發（fā）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，進給率為50mm/min，而且較耐（nài）磨損（sǔn），但費用較高;國產刀具的切削（xuē）參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅（jǐn）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用。

經試驗，兩種（zhǒng）刀具的加（jiā）工質量相似。因為此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的（de）前（qián）提下，我們選擇了費用較（jiào）低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種（zhǒng）加工方案進行試驗加（jiā）工：

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

另（lìng）一種是以較（jiào）低轉數和進給率反轉（zhuǎn）進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出（chū）深孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效（xiào）率低且零件表麵質量差，而（ér）第二種加工方（fāng）法，加工效（xiào）率高且質量較好。

因此，在保證足（zú）夠冷卻壓力的情況下（xià），選擇第（dì）二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（zuàn）加工到第4件零件時，加（jiā）工聲音異常，於是調低進（jìn）給倍率為90%，繼續加工（gōng），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，在調低進給倍率的情況（kuàng）下（xià），1把槍（qiāng）鑽最多加（jiā）工5件零件（jiàn），可防止鑽（zuàn）頭折斷。

在（zài）某（mǒu）些加工範圍內，槍鑽（zuàn）能解（jiě）決麻花鑽不能解決的深孔和高（gāo）精度孔加（jiā）工（gōng）問題，可鑽出一（yī）個直線（xiàn）度高、表麵粗糙度好（hǎo）的孔。

而且在固（gù）定所（suǒ）有因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度（dù）和冷卻液壓力後，深孔（kǒng）鑽這個（gè）工序便成為一個簡易的“標準”工序（xù），不受操作員技術的影響，隻要是一個（gè）高質量（liàng）的槍鑽便可在生（shēng）產過程中（zhōng）提（tí）供一致的表現。

它不僅適（shì）用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在（zài）高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複（fù）合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推（tuī）廣價值。