​CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機械（xiè）加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深（shēn）孔加工（gōng），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、出現錐形或孔偏斜等現（xiàn）象，從而達不（bú）到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑（jìng）為Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑（jìng）比達17：1。超大的深徑比更增加了此零（líng）件的加（jiā）工難度，為（wéi）了加工（gōng）出合格孔，需製定合理的（de）加工方案，選擇合適（shì）的加工設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）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，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為（wéi）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，且加工效率低，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（gōng）是（shì）半封閉的切削，產生的高（gāo）切（qiē）削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具（jù）磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合（hé）金孔的精度要（yào）求。

④高（gāo）溫合金（jīn）孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切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（xū）選擇合適的（de）加工設備和（hé）刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工（gōng）藝（yì）設計和分析

零件深孔加工選用常（cháng）規的鑽削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要斷屑加工，不僅加（jiā）工（gōng）精度低、表麵粗糙度（dù）差,加工效率低、操（cāo）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，造成更大的加工困（kùn）難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具（jù）。

設備的（de）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（xiǎo），不可能購置深孔加工專用（yòng）機床，為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來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍（qiāng）鑽、噴（pēn）吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式深（shēn）孔加工係統等類型。

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

而亞幹式深孔加工係統（tǒng）主要是利（lì）用壓縮空（kōng）氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液（yè）進行（háng）潤滑，需專用的加工設備。

而槍（qiāng）鑽適用於（yú）加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度（dù）H7～H10級的深孔（kǒng）。

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

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上（shàng）開有油孔，以加強鑽頭（tóu）冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌（rèn）性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐（nài）磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原（yuán）理是高壓油由鑽杆後部中（zhōng）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（kōng）間排出（chū），故稱外排屑。

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（xíng）成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通（tōng）常是工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給，較適用（yòng）於（yú）加工中心及配備高壓冷卻係統的（de）車床與立式機床、刀具或工件（jiàn）旋轉場合。

綜合考（kǎo）慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公司現有設備情況（kuàng），在此零件（jiàn）加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓內冷係（xì）統，滿足槍鑽的應用場合。可以進（jìn）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（wèi）著切削力不平衡。

為了減少（shǎo）鑽頭周邊（biān）的徑向切削力，需要（yào）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（xīn）不是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且（qiě）沒有夾具，無法設計導套。

因（yīn）此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

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（tóu）直徑大0.004～0.012mm較合（hé）適。

4.工藝試驗與分析（xī）

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖（tú）可知，用軟三爪裝夾，以定（dìng）位（wèi），夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽（zuàn）深孔的順序進行零件的深孔（kǒng）加（jiā）工。

鑽導向孔時，以不同廠家的（de）鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選（xuǎn）擇了伊斯卡（kǎ）的槍鑽，以不同的加工（gōng）方法（fǎ）和不同的切削參數進行了多個孔的（de）鑽削試驗。

(1)引（yǐn）導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金（jīn）鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經（jīng）過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具（jù）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（fèi）用（yòng）較高（gāo）;國產（chǎn）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（yòng）同樣遠遠低於進口（kǒu）刀（dāo）具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似（sì）。因為此零件的批量（liàng）小且（qiě）加工件（jiàn）數少，在滿足加工質（zhì）量的前（qián）提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加（jiā）工（gōng）。

深（shēn）孔加工我（wǒ）們采用了兩種（zhǒng）加工方案進行試驗加工：

一種（zhǒng）是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉（zhuǎn）數和進給率的方法進行深（shēn）孔（kǒng）加（jiā）工;

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

經過試驗加工（gōng）發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法（fǎ），加工效率高且質量（liàng）較好。

因此，在保證足夠（gòu）冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方（fāng）法進行（háng）了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件（jiàn）零件時（shí），加工聲音異常，於是調低進（jìn）給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順（shùn）利完成第（dì）4件和第5件的加工（gōng），但加（jiā）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（qíng）況下，1把槍鑽（zuàn）最多加工5件零件，可（kě）防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不（bú）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（miàn）粗糙度好的（de）孔。

而且（qiě）在固定所有因素，如（rú）主（zhǔ）軸轉速、進給速度和冷卻（què）液壓力後，深孔鑽這個（gè）工序便成為一個（gè）簡易（yì）的“標準（zhǔn）”工（gōng）序，不受操作員技術的影（yǐng）響，隻要是一個高質（zhì）量的（de）槍鑽便可在生產（chǎn）過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿（mǎn）足的情況下也適用於車銑（xǐ）複合加工中心（xīn）和數控車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推（tuī）廣價值。