​CNC數控機（jī）床深（shēn）孔加（jiā）工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題（tí），尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低（dī），易引起（qǐ）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象，從（cóng）而（ér）達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴（zuǐ）類零（líng）件，孔（kǒng）徑為（wéi）Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的（de）深（shēn）徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工（gōng）出合格孔，需製（zhì）定合理（lǐ）的加工方案，選擇合適（shì）的（de）加工設備和刀（dāo）具。筆者經（jīng）過（guò）試件的試切加工，選擇合適（shì）的加工參數，最終確定了合理的加工方法（fǎ）。

一、零（líng）件簡介

某（mǒu）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（jìng）比（bǐ）為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料（liào）為難加工的GH4169。

這類（lèi）高溫合金孔加工相對（duì）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（diǎn）是：

①切削力大（dà），消耗機床功率大;

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

③用普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，刀具磨損比加工普通鋼（gāng）材快得多，且需要（yào）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（shēn）孔（kǒng）時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零（líng）件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工（gōng）選用常（cháng）規（guī）的鑽削方（fāng）式，需加長（zhǎng）麻花（huā）鑽，而（ér）且要斷屑加工，不僅加（jiā）工精度低、表麵粗糙度差（chà）,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（huò）折斷鑽頭，造（zào）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公司產品類型多，深孔加工產品結構差異大（dà），且生產批量較（jiào）小，不可能購置（zhì）深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技（jì）術要求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加（jiā）工的刀具（jù）有（yǒu）多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式深（shēn）孔（kǒng）加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔（kǒng）鑽的鑽孔直徑不適（shì）合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進（jìn）行排屑和冷（lěng）卻，使（shǐ）用霧化切削（xuē）液進行（háng）潤滑，需專用的加工設備。

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

經對（duì）上述幾種深孔加工刀具的對比（bǐ）及本廠的實際（jì）情況，研究（jiū）決定（dìng）采（cǎi）用槍鑽進行（háng）此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順利排（pái）出，並選擇韌性和抗振性（xìng）均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽（zuàn）頭的（de）硬（yìng）度和耐磨性;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孔注入，經腰形孔到達切（qiē）削區後迫使切屑（xiè）隨切削（xuē）液由V型槽與（yǔ）工件孔壁間空間排出，故稱外排屑（xiè）。

此類深孔鑽前角一（yī）般為0°，以便製（zhì）造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽（zuàn）孔時鑽尖（jiān）前方形成小圓錐（zhuī），可使切屑（xiè）在鑽（zuàn）尖處（chù）斷離（lí）為兩（liǎng）段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是（shì）用來鑽削回轉工件（jiàn）中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於（yú）加工中心及配備高（gāo）壓冷卻係統的車床與立式機（jī）床、刀具或工件旋轉場合。

綜合（hé）考慮槍鑽加工的應用場（chǎng）合及公司現（xiàn）有設備情（qíng）況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零（líng）件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用（yòng）場合。可以進行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽引（yǐn）導孔加工

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

為了（le）減少鑽頭周邊的（de）徑向切削力，需要靠（kào）導套或（huò）引導孔分擔。

典型的槍鑽機床（chuáng）上配有槍鑽引導套，而本例所（suǒ）選的車（chē）銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配（pèi）備導套，且沒有夾具（jù），無法設計導套（tào）。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削（xuē）引導孔的方式來平衡（héng）槍鑽切削力。通過大量實驗數據（jù）得出：

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

4.工藝試（shì）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，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行（háng）零（líng）件的深孔加（jiā）工（gōng）。

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（kǒng）時（shí），我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不（bú）同的切削參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（zuàn）引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具（jù）成本問題，分別選擇（zé）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。

經過多個孔的試（shì）驗加工，發現進口刀具切削參數比國（guó）產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高（gāo）;國產刀具的切削參數（shù）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，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工（gōng）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（gōng）質量的（de）前提（tí）下，我們選擇了費用較低的四平合金（jīn）鑽頭。

(2)深孔加（jiā）工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一（yī）種是進（jìn）入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給（gěi）率的方法進行深孔加工;

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

經過（guò）試驗加工發現：第一（yī）種加（jiā）工方法加工效率（lǜ）低且零件表麵（miàn）質量差，而（ér）第二（èr）種加工（gōng）方法，加工效率高且質量較好。

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

試驗過程中發現，1把槍（qiāng）鑽加工到第4件零件（jiàn）時，加工聲音異常（cháng），於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順（shùn）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，鑽頭折斷。

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

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

而且在固定所有因素（sù），如主軸轉速（sù）、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個（gè）工序便成為一個簡易（yì）的“標準”工序，不受操作（zuò）員技術的影響（xiǎng），隻要是一個高質量的（de）槍鑽便（biàn）可在生產過程中（zhōng）提供一致的（de）表現。

它不（bú）僅適用於專用槍鑽（zuàn）機床，同時在高壓內冷和（hé）導向滿足的情況下也適用於車銑複（fù）合加工中心和數（shù）控車床，經濟適用性強，有一定（dìng）的推廣價值。