​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深（shēn）與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大深（shēn）徑比的深孔加工，難點（diǎn）在於（yú）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（děng）現象，從而達不到質量（liàng）要求。

航空發動機某噴嘴（zuǐ）類零件（jiàn），孔（kǒng）徑為Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑比達17：1。超大的深（shēn）徑比更增加了此零（líng）件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合（hé）理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆（bǐ）者經過試件的試切加工，選擇合適（shì）的加工參數，最終確定（dìng）了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴（pēn）嘴類零件，總長（zhǎng）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，其材料為難加工的GH4169。

這類高（gāo）溫合金孔加工相對於（yú）一般鋼材切（qiē）削（xuē）加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效率（lǜ）低，成本高。高溫合金孔加工主（zhǔ）要（yào）難點是：

①切（qiē）削力大，消耗（hào）機床功率大;

②孔加工（gōng）是半封閉的切削，產生的高切（qiē）削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為（wéi）劇烈;

③用（yòng）普通的鑽削方法難以保證（zhèng）高溫合金孔的（de）精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工（gōng）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（nán）點，加工此深孔時，必須選擇合適的加（jiā）工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設（shè）計和分析

零件深孔加工選用常（cháng）規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅（jǐn）加工精度低、表麵粗（cū）糙度差,加工效率低、操作者勞動強度（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（yīn）此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選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，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深（shēn）孔精度要求，結合工廠實（shí）際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技（jì）術要求。

1.刀具的選擇（zé）

深孔加工（gōng）的刀（dāo）具（jù）有多種，如槍鑽、噴吸鑽（zuàn）、套料鑽、硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽、內排（pái）屑深孔鑽和亞幹式（shì）深孔加工（gōng）係統等（děng）類型。

噴吸鑽適用於經改裝（zhuāng）的車（chē）床、臥式（shì）加工中心，易加工工件材料（liào）;套料鑽、內排屑深孔鑽（zuàn）的（de）鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位（wèi）深孔鑽一般最小鑽削直（zhí）徑（jìng）為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利（lì）用壓縮空氣進行排屑和冷（lěng）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（bǐ）L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深孔加工（gōng）刀具的對比及本廠的實際情（qíng）況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油（yóu）孔，以加（jiā）強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切屑順利排出，並選擇韌性和（hé）抗振性均較（jiào）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磨性（xìng）;鑽杆（gǎn）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（rù），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（jiān）排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃（rèn），鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可（kě）使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出（chū）。

2.設（shè）備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心（xīn）上的孔（kǒng），加工時，通常是（shì）工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加（jiā）工中心及配備高壓冷卻係統的車床與（yǔ）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（yǒu）設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合（hé）加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內（nèi）冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可（kě）以進（jìn）行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平（píng）衡鑽頭，不平衡（héng）的（de）槽形意（yì）味著（zhe）切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠導套或引導（dǎo）孔分擔。

典型的槍鑽（zuàn）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（dǎo）套，且沒有夾具，無法設計導套。

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

槍鑽引（yǐn）導孔的（de）深度應為1～2倍（bèi）槍鑽直徑，直徑應比（bǐ）槍鑽（zuàn）鑽頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工（gōng）藝試驗與（yǔ）分析

深孔加工工（gōng）序草圖如圖（tú）3所示，由（yóu）圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向（xiàng）孔（kǒng）→鑽深孔的順序進行零件的深（shēn）孔加工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭按（àn）不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我（wǒ）們選擇了伊斯卡的（de）槍鑽，以不同的加工方（fāng）法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔（kǒng）加（jiā）工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引（yǐn）導作用的前提下（xià），筆（bǐ）者也兼顧了刀具（jù）成本問（wèn）題，分別選擇進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了試切加工。

經（jīng）過多個（gè）孔的試驗加工（gōng），發現進口刀具切削參數（shù）比國產刀具要高許（xǔ）多，轉速可以（yǐ）達到2500r/min，進（jìn）給率（lǜ）為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較（jiào）高;國產刀具的（de）切（qiē）削參數偏低，轉速為600r/min，進（jìn）給率（lǜ）僅為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（jīng）試驗，兩（liǎng）種刀具（jù）的加工質量相似。因為此零（líng）件的批（pī）量小且（qiě）加工件（jiàn）數少，在滿（mǎn）足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金（jīn）鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔（kǒng）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（cǎi）取（qǔ）小於鑽削時（shí）轉數和進（jìn）給率的方法進行深孔（kǒng）加工;

另一種是以較低轉數和進給率反（fǎn）轉進入導向（xiàng）孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方（fāng）法。

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

因此，在保證足夠冷卻（què）壓力的情（qíng）況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試（shì）驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低（dī）進給倍率為90%，繼續加工，可順（shùn）利完成第4件（jiàn）和第5件的加（jiā）工，但加工（gōng）到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試（shì）驗，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽（zuàn）最多加工5件零件（jiàn），可防止鑽頭折斷。

在某些加（jiā）工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔加工問題，可鑽出（chū）一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且（qiě）在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序（xù），不受操作（zuò）員技術的影響，隻要（yào）是一個高質量的（de）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，同時在高壓內冷和導向滿足的情況（kuàng）下也適用於車銑（xǐ）複合加工中心（xīn）和數控（kòng）車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。