​CNC數（shù）控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑（jìng）比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深（shēn）孔加工，難點在於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易引起刀（dāo）具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形（xíng）或孔偏斜等現象，從而達不（bú）到質量要求。

航空發動機某噴嘴（zuǐ）類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑（jìng）比更增加（jiā）了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合（hé）理的加工方（fāng）案，選擇（zé）合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加（jiā）工，選擇合適（shì）的加（jiā）工參數，最終確（què）定了合理的加工方法（fǎ）。

一、零件（jiàn）簡介

某噴嘴類零件（jiàn），總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁（bì）厚（hòu）為2mm，表麵（miàn）粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件（jiàn），其材料為難加工（gōng）的（de）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（dà），消耗機（jī）床功率大;

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

③用普通（tōng）的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求（qiú）。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材（cái）快得多，且需要切削性能更好的刀具材料。

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

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效（xiào）率低、操作者勞動強度大、質量（liàng）難以保證，而且（qiě）很（hěn）容易引起（qǐ）堵屑或折（shé）斷鑽頭，造成（chéng）更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

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（gòu）差異大，且生產批量較小，不可能購（gòu）置深孔（kǒng）加工專用機床，為了更（gèng）好地保（bǎo）證深孔精度要（yào）求（qiú），結合工廠（chǎng）實（shí）際，選擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的（de）選擇

深（shēn）孔加工的刀具有（yǒu）多種，如槍鑽、噴（pēn）吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉（zhuǎn）位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係（xì）統等類型。

噴吸（xī）鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中（zhōng）心，易加工工件材料;套料鑽（zuàn）、內排屑深（shēn）孔鑽的鑽孔直徑不適合（hé）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（shēn）孔（kǒng）加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削（xuē）液（yè）進行（háng）潤滑，需專用的加工設備（bèi）。

而（ér）槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑（jìng）比L/D>100、表麵粗糙度（dù）Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔（kǒng）。

經對上述幾（jǐ）種深孔加工刀具的（de）對比及本廠的實（shí）際情況，研究決定采用槍鑽進（jìn）行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬（yìng）質（zhì）合金鑽尖、鑽（zuàn）杆和刀柄三部分（fèn）組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔（kǒng），以加強鑽頭冷卻（què）潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性（xìng）均較佳的硬質合金作為基體，表（biǎo）麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬（yìng）度和耐磨性;鑽杆一般選（xuǎn）用40Cr無縫（féng）鋼管。

其原（yuán）理（lǐ）是（shì）高壓油由鑽杆（gǎn）後（hòu）部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑（xiè）隨（suí）切削液由V型槽（cáo）與工件孔壁間空間排出，故稱外（wài）排屑。

此類深孔（kǒng）鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離（lí）軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）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（kǒng），加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加（jiā）工中心（xīn）及配備高（gāo）壓冷（lěng）卻係統的車床與立式（shì）機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時（shí），筆者選擇了車銑複合加工（gōng）中心，此設備既可實現零件旋轉，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.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削（xuē）力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠（kào）導套或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所（suǒ）選的車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（jì）導套。

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

槍（qiāng）鑽引導（dǎo）孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑，直徑應（yīng）比槍鑽（zuàn）鑽頭直徑大0.004～0.012mm較（jiào）合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖（tú）可知，用軟三爪裝（zhuāng）夾，以定位，夾緊，按（àn）車端麵→鑽導（dǎo）向（xiàng）孔（kǒng）→鑽（zuàn）深孔的順（shùn）序進行零件（jiàn）的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔時，以不同廠家的（de）鑽頭按不（bú）同切削參數進行試驗加工;鑽深（shēn）孔時，我們選擇（zé）了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行（háng）了（le）多個（gè）孔的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口（kǒu）的伊（yī）斯卡中空（kōng）內冷合（hé）金鑽（zuàn）頭（tóu）和國產的四平合金鑽頭進行了試切（qiē）加工。

經過（guò）多個（gè）孔的試驗加（jiā）工，發現進口刀具切削參數比國產刀具（jù）要高許多（duō），轉速（sù）可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且（qiě）較（jiào）耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速（sù）為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣（yàng）遠遠低（dī）於進口刀具的費（fèi）用。

經試驗，兩（liǎng）種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量（liàng）小且加工件數少，在滿足加工質量的前提下（xià），我們選擇了（le）費用較低的四平合金鑽頭（tóu）。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了（le）兩種加工方案進行試驗加（jiā）工：

一種是進入導向孔（kǒng）和（hé）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（jiā）工;

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

經（jīng）過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量差（chà），而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保（bǎo）證足夠冷卻壓（yā）力的情況下，選（xuǎn）擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現（xiàn），1把槍鑽加工到第4件零件（jiàn）時（shí），加工聲音異常，於是調低進給（gěi）倍率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和（hé）第5件的加（jiā）工（gōng），但加工到第（dì）6件時，加工到孔深（shēn）78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的（de）情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防（fáng）止鑽（zuàn）頭折斷。

在（zài）某些加工（gōng）範（fàn）圍內，槍鑽（zuàn）能解決麻花鑽不能（néng）解決（jué）的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好（hǎo）的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔（kǒng）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（yī）個高質（zhì）量的槍鑽便可（kě）在生（shēng）產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床（chuáng），同時在高壓內冷和導向滿足（zú）的情況（kuàng）下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定（dìng）的推廣（guǎng）價值。