​CNC數控機床深（shēn）孔加工要訣

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，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加（jiā）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（nán），排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為（wéi）Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達（dá）17：1。超大的深徑（jìng）比更（gèng）增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方（fāng）案，選擇合適（shì）的加工設備和刀具。筆者經（jīng）過（guò）試件（jiàn）的試切（qiē）加工，選擇合適的加工（gōng）參數，最終確定了合理的加工方法（fǎ）。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件，總（zǒng）長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚（hòu）為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬（shǔ）於深（shēn）孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一般（bān）鋼材切削（xuē）加工，刀具壽命要低50%以（yǐ）上，且加工效率低，成本高。高（gāo）溫合金孔加工主要難點是：

①切削（xuē）力大，消（xiāo）耗機床（chuáng）功率大;

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

④高溫合金孔（kǒng）加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快（kuài）得多，且（qiě）需要切削性能更好（hǎo）的刀具材料。

為（wéi）了解決以上加工難（nán）點，加工此深孔時（shí），必（bì）須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件（jiàn）的加工精度。

二（èr）、加工工藝設計和（hé）分析

零件深孔加工（gōng）選（xuǎn）用常規的鑽削方式，需加長麻花（huā）鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度（dù）差,加（jiā）工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且（qiě）很容易引起堵屑或（huò）折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔（kǒng）加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產（chǎn）品類型多，深孔加工產品（pǐn）結構差異大（dà），且生產批量較小，不可能購置深（shēn）孔（kǒng）加工專用（yòng）機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加（jiā）工設備來滿足深孔（kǒng）加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽（zuàn）、噴吸（xī）鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車（chē）床、臥（wò）式加工中心（xīn），易加工工件材料;套料鑽、內排屑（xiè）深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深（shēn）孔（kǒng）鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深（shēn）孔加工係統主要是利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（qiāng）鑽適用於（yú）加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗（cū）糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種（zhǒng）深孔（kǒng）加（jiā）工刀具的（de）對比及本（běn）廠的（de）實際情況，研究決定（dìng）采用槍（qiāng）鑽進行此深（shēn）孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排（pái）出（chū），並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可（kě）塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一（yī）般選用40Cr無縫鋼管。

其原理（lǐ）是高壓油（yóu）由（yóu）鑽（zuàn）杆後部中孔注入，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（kōng）間排出，故稱外排屑。

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

2.設備

槍（qiāng）鑽是用來鑽削（xuē）回轉工件中（zhōng）心（xīn）上的孔（kǒng），加（jiā）工時，通常是工件旋轉，鑽（zuàn）頭作直線進給，較適用於加（jiā）工中心及配（pèi）備高壓冷（lěng）卻係統（tǒng）的車床與立式機床、刀具或工件旋（xuán）轉場合。

綜（zōng）合考慮槍鑽（zuàn）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（chē）銑（xǐ）複合加工（gōng）中心，此設備既可實（shí）現零件旋轉（zhuǎn），又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以（yǐ）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（cáo）形意（yì）味（wèi）著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑（jìng）向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機（jī）床上（shàng）配有槍鑽引導套，而本（běn）例所選的（de）車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒（méi）有配（pèi）備（bèi）導套，且沒有（yǒu）夾具，無法設計導套。

因此，筆（bǐ）者考慮用鑽削引導孔的（de）方式來平衡槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導（dǎo）孔的深（shēn）度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直徑大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，由圖可知，用軟（ruǎn）三爪裝夾，以定位，夾（jiá）緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的（de）鑽頭按不同切削（xuē）參數進行試驗加工;鑽深孔（kǒng）時，我們選擇了伊斯卡（kǎ）的槍鑽，以不同的（de）加（jiā）工方法和不同的切削參數進行（háng）了多個（gè）孔（kǒng）的鑽削試驗。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導孔時，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，分別選擇進口的伊斯卡中空內（nèi）冷合金鑽頭和（hé）國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參（cān）數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較（jiào）耐磨損，但費用較（jiào）高;國產刀（dāo）具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠（yuǎn）低於進口刀（dāo）具，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質（zhì）量相似。因為此零件的批量（liàng）小且加工件數少（shǎo），在滿足加（jiā）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。

深孔加工我們采用（yòng）了兩（liǎng）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（shí），均（jun1）采取小於鑽削時轉（zhuǎn）數和進給率的方法進行深孔加工;

另一種（zhǒng）是以較（jiào）低轉數和進給率反轉進（jìn）入導向孔，以零轉數（shù）和G0的速度快（kuài）速退出深（shēn）孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第一（yī）種加工方法加工效率低（dī）且零（líng）件表麵質量差，而（ér）第二種加工方法，加工效率（lǜ）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了（le）刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工（gōng）聲音異常，於是調低（dī）進給倍率為90%，繼續加工，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，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給（gěi）倍率的情況下，1把（bǎ）槍（qiāng）鑽（zuàn）最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在（zài）某些加工範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔加（jiā）工（gōng）問題，可（kě）鑽出一個直線度高、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（dù）和（hé）冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個工序便（biàn）成為一個簡易的“標準”工序，不受操作（zuò）員技術的（de）影響，隻要是一（yī）個高質量的槍鑽便（biàn）可在生產過程中（zhōng）提供一致的表現。

它不（bú）僅適用於專用槍鑽機（jī）床，同時在高壓內冷（lěng）和導向（xiàng）滿（mǎn）足（zú）的情況下也（yě）適用於車銑複（fù）合加工中心和數控車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推廣價（jià）值（zhí）。