​CNC數控機床深孔加（jiā）工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其（qí）是（shì）大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易引（yǐn）起刀具偏斜，且散熱（rè）困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑變大、出現錐（zhuī）形或孔偏（piān）斜等現象，從而達不到（dào）質量要求。

航空發動機（jī）某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更（gèng）增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理（lǐ）的加工方案，選擇合適的加工（gōng）設備和刀（dāo）具。筆者（zhě）經過試（shì）件的試切加工（gōng），選擇（zé）合適（shì）的加工參數，最終確定了合理的（de）加工方法。

一、零件簡（jiǎn）介

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

這類（lèi）高（gāo）溫（wēn）合金（jīn）孔加工相（xiàng）對於一般鋼材切削加工（gōng），刀具壽命要（yào）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（dà）;

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

③用普（pǔ）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（jù）磨損比加（jiā）工（gōng）普通鋼材快得多，且需要切削性能更（gèng）好的刀具材料（liào）。

為了解（jiě）決以上加工難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設（shè）備和刀（dāo）具，保證零件（jiàn）的（de）加工精（jīng）度。

二、加（jiā）工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽（zuàn）削方式，需加長麻（má）花鑽，而且（qiě）要斷屑（xiè）加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者（zhě）勞動強度（dù）大、質量難以保證，而且很容易引起堵（dǔ）屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇（zé）深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本（běn）公司產品類型多，深孔加工產品結構差異大，且（qiě）生產批量（liàng）較（jiào）小，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選（xuǎn）擇合適的加工設備來滿足深孔加（jiā）工的技術（shù）要（yào）求。

1.刀具的選（xuǎn）擇

深孔加工（gōng）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（zuàn）和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用（yòng）於經（jīng）改裝的車床、臥式加工（gōng）中心，易加工工件材（cái）料;套料（liào）鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽的鑽（zuàn）孔直徑（jìng）不適合鑽加工Ф6mm的小孔（kǒng）;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（gōng）係統主要是利用壓縮空（kōng）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（yòng）於（yú）加（jiā）工Ф2～Ф20mm、長（zhǎng）徑比L/D>100、表麵粗糙度（dù）Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深（shēn）孔加工刀具（jù）的對比（bǐ）及本廠的實（shí）際情（qíng）況，研究決（jué）定采用槍鑽進行此深孔的加工。

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

槍鑽鑽尖（jiān）上（shàng）開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切（qiē）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，表麵可塗TiC或TiN，以提高（gāo）鑽頭的硬度和耐磨（mó）性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

其原理是高（gāo）壓油由鑽杆（gǎn）後部中孔注（zhù）入，經腰形孔到達切（qiē）削區後迫使切屑隨切削（xuē）液由V型槽與工件孔壁間（jiān）空間（jiān）排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前（qián）角一般為0°，以（yǐ）便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時（shí）鑽尖（jiān）前方形（xíng）成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較（jiào）易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉（zhuǎn）工件中心（xīn）上的孔，加工時，通常是（shì）工件旋轉，鑽（zuàn）頭作直線進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻係（xì）統的車床與（yǔ）立式機床、刀具或工（gōng）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況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合（hé）加（jiā）工中心，此設備既可實現（xiàn）零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行（háng）鑽孔加工（gōng）。

3.槍（qiāng）鑽引導孔加工（gōng）

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽（cáo）形意味著切削（xuē）力不平衡。

為了（le）減少鑽頭（tóu）周邊的徑向切削力，需要靠導套（tào）或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而（ér）本例所選的車銑加工中心不是槍（qiāng）鑽專用機床，沒有配備導套，且沒（méi）有夾具，無法設計導套。

因此，筆（bǐ）者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽切（qiē）削力。通過（guò）大量實驗數據得出（chū）：

槍鑽引導孔的（de）深度應為1～2倍（bèi）槍（qiāng）鑽直徑，直（zhí）徑應比槍鑽鑽頭直徑大（dà）0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與（yǔ）分（fèn）析

深孔加工工序草（cǎo）圖如圖3所示（shì），由圖可知，用軟三爪裝夾，以定（dìng）位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的（de）深孔加工。

鑽導向孔時，以不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（zé）了（le）伊斯卡的槍（qiāng）鑽，以不同的加工（gōng）方法和不（bú）同的切削參數進行了（le）多個孔的鑽削（xuē）試驗（yàn）。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作（zuò）用的前提下，筆者也兼（jiān）顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷（lěng）合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進（jìn）行（háng）了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切（qiē）削參數比國產刀具要高許（xǔ）多，轉速可以達到2500r/min，進給（gěi）率為50mm/min，而且較（jiào）耐磨損（sǔn），但費用較高;國產（chǎn）刀具的切削（xuē）參數偏低，轉速為600r/min，進給（gěi）率僅為20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具（jù），費用同樣遠遠低於（yú）進口（kǒu）刀（dāo）具的（de）費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零（líng）件的批量（liàng）小且加工件（jiàn）數少，在滿足（zú）加工質量的前提下，我們選擇了（le）費用較低（dī）的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工（gōng）我們采用了兩種加工方案進行試（shì）驗（yàn）加工：

一種是進入導向孔和（hé）退出深孔時，均采取小於鑽削（xuē）時轉數和進（jìn）給（gěi）率的方法進行深孔加工（gōng）;

另一種（zhǒng）是（shì）以較低轉數和進給（gěi）率反轉（zhuǎn）進入導向孔，以零轉數和G0的速（sù）度快速退出（chū）深孔的（de）加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率（lǜ）低且零件（jiàn）表麵質量（liàng）差，而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證（zhèng）足夠冷卻壓力的情（qíng）況下，選擇第（dì）二（èr）種加工方法進行了刀具壽命（mìng）試驗。

試驗過程中發現，1把槍（qiāng）鑽加工到（dào）第4件零（líng）件時，加工聲音異常，於（yú）是調低（dī）進給倍（bèi）率為（wéi）90%，繼續加（jiā）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（gōng）到孔深78mm時，鑽頭折（shé）斷。

經過試驗，在（zài）調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多（duō）加工（gōng）5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某（mǒu）些加工範圍（wéi）內，槍鑽（zuàn）能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深（shēn）孔和高精度（dù）孔加工問題（tí），可（kě）鑽出一個直（zhí）線度高（gāo）、表麵粗糙度好的（de）孔。

而且在固定（dìng）所有因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後（hòu），深孔鑽這個工序便成為（wéi）一個簡易的“標準（zhǔn）”工（gōng）序，不受操（cāo）作員技術（shù）的（de）影（yǐng）響，隻要是一個高質（zhì）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鑽機床（chuáng），同時在高壓內（nèi）冷和導向滿足的情況下（xià）也適（shì）用於車銑複合（hé）加工中心和數控（kòng）車（chē）床，經濟適用性強，有（yǒu）一定（dìng）的推廣價值。