​CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣（jué）

什麽叫深孔?

深（shēn）孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機（jī）械加工中的一道難題，尤（yóu）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（piān）斜等現象，從而達（dá）不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比（bǐ）更增加了此零（líng）件的（de）加工難度，為了加（jiā）工出合格孔，需製（zhì）定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和（hé）刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加（jiā）工（gōng）參數，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴（zuǐ）類（lèi）零件，總長為105mm，杆部內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表（biǎo）麵粗糙（cāo）度為（wéi）Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬於深孔加（jiā）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（bān）鋼材切削加工，刀具壽命要（yào）低50%以上，且加工效（xiào）率低，成本（běn）高。高溫合金孔加工主要（yào）難點是：

①切削力大，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（chū），遠離刀尖（jiān），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（kǒng）的精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多（duō），且（qiě）需要（yào）切削性能更好的刀具材（cái）料。

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選（xuǎn）擇合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（xiè）加工，不僅加（jiā）工精度低、表麵（miàn）粗糙度差,加工效率低（dī）、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（zuàn）頭，造成更（gèng）大的（de）加工困難（nán），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公（gōng）司（sī）產品類型多，深（shēn）孔加工產（chǎn）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、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內（nèi）排屑深孔鑽和亞幹式深孔（kǒng）加工係統等類型。

噴（pēn）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、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加（jiā）工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削（xuē）直徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹式深孔加工係統主要是利用（yòng）壓縮空氣進行（háng）排屑和冷卻，使用霧化（huà）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L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精（jīng）度H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深孔（kǒng）加（jiā）工刀具的對比及本廠的實際情況，研（yán）究（jiū）決定采用槍鑽進行（háng）此深孔的加工。

槍鑽由硬質合（hé）金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開（kāi）有油孔，以加強鑽頭冷卻（què）潤滑和使切屑（xiè）順利排出，並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作（zuò）為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無（wú）縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注（zhù）入，經腰形孔到達切削區（qū）後迫使切（qiē）屑隨切削液由V型（xíng）槽與工件孔壁間（jiān）空（kōng）間（jiān）排出，故稱外排屑（xiè）。

此類（lèi）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（zuàn）尖前方形成小圓（yuán）錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來（lái）鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加（jiā）工中心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場（chǎng）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，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力不（bú）平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引（yǐn）導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加（jiā）工中心不是槍鑽（zuàn）專（zhuān）用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

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

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

4.工藝試驗（yàn）與分析

深孔加工工序草圖（tú）如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾（jiá）緊（jǐn），按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向（xiàng）孔時，以不同廠家的鑽（zuàn）頭（tóu）按不同切削（xuē）參數進行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時，我們選（xuǎn）擇了伊斯（sī）卡（kǎ）的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行（háng）了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽（zuàn）引導孔時（shí），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（kōng）內冷合金鑽頭和國產的四平合（hé）金鑽頭進行了試切加工。

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

經試驗，兩種刀（dāo）具的加工（gōng）質量相（xiàng）似。因為此零件（jiàn）的（de）批量小且加工件數（shù）少，在滿足（zú）加工質量的前提（tí）下，我們選擇了（le）費（fèi）用較低的四平（píng）合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方（fāng）案進行（háng）試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數（shù）和進給率的方法進行（háng）深孔加工;

另一種是（shì）以較低轉數和進給率反轉（zhuǎn）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。

經過試驗加（jiā）工發現：第一種加工方法加（jiā）工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方（fāng）法，加工效率高（gāo）且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選（xuǎn）擇（zé）第二（èr）種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過（guò）程中發現，1把槍（qiāng）鑽加工到第（dì）4件零件時（shí），加（jiā）工聲音異常，於是調低進（jìn）給倍率為90%，繼續加工，可順利完（wán）成第4件和第5件的加工（gōng），但加工到第6件（jiàn）時，加工到孔（kǒng）深78mm時，鑽頭折斷。

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

在某（mǒu）些加工範圍內，槍鑽能解決麻花（huā）鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因（yīn）素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給（gěi）速度和（hé）冷卻液壓力（lì）後（hòu），深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受（shòu）操作員技術的影響，隻（zhī）要是一個高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程中（zhōng）提供一致的表現。

它不僅（jǐn）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（yòng）於（yú）車銑複合加工中（zhōng）心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。