​CNC數控機床深（shēn）孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔（kǒng）是指孔深（shēn）與孔（kǒng）徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加（jiā）工是機械加工中（zhōng）的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，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（biàn）大、出現（xiàn）錐形（xíng）或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔（kǒng）徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更增加（jiā）了（le）此零（líng）件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定（dìng）合理的加工方案，選擇（zé）合適的加工（gōng）設（shè）備和刀具。筆（bǐ）者經過試件的試切加工（gōng），選擇合適的（de）加工參（cān）數（shù），最終確定了合（hé）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（wéi）φ6+0.12mm，壁（bì）厚為2mm，表麵粗糙度（dù）為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於（yú）深（shēn）孔加工的零（líng）件，其材（cái）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（gōng），刀具壽命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高（gāo）溫合金孔加工主要難點是：

①切（qiē）削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高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用普通的鑽削方法（fǎ）難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔（kǒng）加工（gōng）中，刀具磨（mó）損比（bǐ）加工普通鋼（gāng）材快得多（duō），且需要（yào）切削性能更好的刀具材（cái）料。

為了解（jiě）決以上加工難點，加工此深孔（kǒng）時，必須選擇合適的加工設備（bèi）和刀具（jù），保證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝設計和分析

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

設備的選用考慮到本（běn）公司產品類型（xíng）多，深孔加工產品結構差異（yì）大，且生產批（pī）量較小，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精度（dù）要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足（zú）深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔（kǒng）加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽（zuàn）、套料（liào）鑽（zuàn）、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。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝的車（chē）床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔（kǒng）鑽的鑽孔直（zhí）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（bān）最小鑽（zuàn）削（xuē）直（zhí）徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切（qiē）削液進行潤滑，需專（zhuān）用的（de）加工設（shè）備。

而（ér）槍鑽適（shì）用於加（jiā）工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的（de）深孔。

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

槍（qiāng）鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三（sān）部分組成（chéng）。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻（què）潤滑和使切屑順利排出，並（bìng）選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）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（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔（kǒng）到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁間空間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般（bān）為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離軸（zhóu）線，鑽孔時鑽（zuàn）尖前方形（xíng）成小（xiǎo）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（zuàn）是用來鑽削回轉工件（jiàn）中心上的孔，加工（gōng）時（shí），通常是工件旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給（gěi），較適用於加工中心及配備高壓冷卻係（xì）統的車床（chuáng）與立式機（jī）床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工（gōng）的應用場合及公（gōng）司現有設備情況，在（zài）此零件加（jiā）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，又配（pèi）備高壓內冷（lěng）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（kǒng）加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力（lì）不平衡。

為了（le）減少鑽頭周邊的徑向（xiàng）切削（xuē）力，需要靠導套或引導孔分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而（ér）本例所選的車（chē）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（dǎo）套。

因此，筆者考慮用（yòng）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（zuàn）直徑，直徑應比槍鑽鑽頭（tóu）直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由（yóu）圖可知，用軟三爪裝夾（jiá），以定（dìng）位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔（kǒng）時（shí），以（yǐ）不同廠家的（de）鑽頭按（àn）不同切削參數進（jìn）行試（shì）驗加工;鑽深孔（kǒng）時，我（wǒ）們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不（bú）同的加工方法和（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，在滿足槍鑽引導（dǎo）作用的前提（tí）下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的（de）伊斯卡（kǎ）中（zhōng）空內冷合金鑽頭和國產（chǎn）的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現（xiàn）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（jìn）給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國（guó）產刀具的切削參數偏低，轉速為（wéi）600r/min，進（jìn）給（gěi）率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同（tóng）樣遠（yuǎn）遠低於進口刀具的（de）費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小且加工件（jiàn）數少，在滿足加工質量的前提下（xià），我（wǒ）們選擇了費用（yòng）較低的四平合金鑽頭。

(2)深（shēn）孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

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（kǒng）加（jiā）工;

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

經過試驗加工發現：第一種加工（gōng）方法加工效率低且零件表麵質量差，而（ér）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（zé）第二種加工方法進行了刀具壽命試驗（yàn）。

試（shì）驗過程中發現，1把槍（qiāng）鑽加工到第（dì）4件零（líng）件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼（jì）續加工，可順利完成第4件和第5件的加（jiā）工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽（zuàn）頭折斷。

經（jīng）過（guò）試驗，在（zài）調低進給倍率的情況（kuàng）下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽（zuàn）頭折斷。

在某些（xiē）加工範圍內，槍鑽能解決（jué）麻花鑽（zuàn）不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個（gè）直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進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，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專（zhuān）用槍鑽機床，同時在高壓內冷和（hé）導（dǎo）向滿足（zú）的情（qíng）況（kuàng）下也適用（yòng）於車銑複合加（jiā）工中心和數控車床（chuáng），經濟適用性強，有一定的推廣（guǎng）價值。