​CNC數控機床（chuáng）深孔加（jiā）工要訣

什麽（me）叫（jiào）深孔（kǒng）?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加（jiā）工是機械加工（gōng）中的一道難題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加工，難點在於刀（dāo）具細長，剛性差、強度低（dī），易引起刀具偏斜，且散熱（rè）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，從而達不到質量要求。

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

一（yī）、零件簡介

某（mǒu）噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚（hòu）為2mm，表麵粗糙度為（wéi）Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深（shēn）孔加工的（de）零件，其材料為難加（jiā）工的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（wēn）合金孔加工主（zhǔ）要難（nán）點是：

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的（de）鑽削方法難以保證（zhèng）高溫合（hé）金孔（kǒng）的精度要求。

④高溫合金孔加工中（zhōng），刀具磨損比加工普通鋼材快（kuài）得多，且需要切（qiē）削性能（néng）更好的刀具材料。

為了解決以上加（jiā）工（gōng）難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件（jiàn）的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規（guī）的鑽削方式，需加（jiā）長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低（dī）、表麵粗（cū）糙（cāo）度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動（dòng）強度大、質量（liàng）難以（yǐ）保證，而且很容易引（yǐn）起堵屑（xiè）或折斷（duàn）鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最（zuì）好選擇深孔（kǒng）加工專用刀具。

設備的選（xuǎn）用考慮到本公司產品類型多，深（shēn）孔加工產品結構差異大，且（qiě）生產批（pī）量較小，不可（kě）能購置深孔加工專用機（jī）床，為（wéi）了（le）更好地（dì）保證深（shēn）孔（kǒng）精度要求，結合工廠（chǎng）實（shí）際，選擇合適的加工設（shè）備來滿足深孔加工的技（jì）術要求。

1.刀具的選擇

深孔（kǒng）加工的刀具有（yǒu）多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料（liào）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（xíng）。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工（gōng）件材料;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可（kě）轉位深孔鑽（zuàn）一般最小鑽（zuàn）削（xuē）直徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹式深孔加工（gōng）係統主要是利用壓縮空氣（qì）進行排屑和冷卻（què），使用霧化（huà）切（qiē）削液進行潤（rùn）滑，需（xū）專用的加（jiā）工設備。

而槍（qiāng）鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上（shàng）述幾種深孔（kǒng）加工刀具的對比及本廠的實際情況（kuàng），研究決定采用槍鑽進行此深孔（kǒng）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（yóu）孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和（hé）使切屑順利排出，並（bìng）選擇（zé）韌（rèn）性和抗振性（xìng）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;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔注入，經腰形孔到（dào）達（dá）切削區後迫使切屑隨切削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外（wài）排屑。

此類深孔鑽前角一般（bān）為0°，以便製造。它無（wú）橫刃，鑽尖（jiān）偏（piān）離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備（bèi）

槍（qiāng）鑽是用來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（zhí）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（shì）機床、刀具或工件旋轉場合（hé）。

綜合考（kǎo）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（cǐ）設備（bèi）既可實（shí）現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足（zú）槍（qiāng）鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽（zuàn）引導（dǎo）孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味（wèi）著切削力不平衡。

為了減少鑽（zuàn）頭周邊的徑向切削力，需（xū）要靠導套或引導孔（kǒng）分擔。

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

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的（de）方式來平衡（héng）槍鑽切削力。通（tōng）過大量實驗數據（jù）得出：

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

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（yòng）軟三爪裝夾，以（yǐ）定位，夾緊，按車（chē）端麵→鑽導向孔→鑽（zuàn）深孔的順序進行零件的（de）深（shēn）孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不（bú）同切削參數進行試驗加（jiā）工;鑽深孔（kǒng）時，我們選（xuǎn）擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不（bú）同（tóng）的切削參數進行了多（duō）個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

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（chéng）本問題（tí），分（fèn）別選擇進口（kǒu）的伊斯卡中空內（nèi）冷合金鑽（zuàn）頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

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

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的（de）批（pī）量小（xiǎo）且加工件數少，在滿足加工質量（liàng）的前提（tí）下，我們（men）選擇（zé）了費用較低的四（sì）平合金（jīn）鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔（kǒng）加工（gōng）我們采用了兩（liǎng）種（zhǒng）加工（gōng）方案進（jìn）行試驗加工：

一種是進入（rù）導（dǎo）向孔和退出深孔時，均采（cǎi）取（qǔ）小於鑽削時轉數和進（jìn）給率的方（fāng）法進行深孔加工;

另一種是以較低（dī）轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔（kǒng）的（de）加工方法。

經過（guò）試驗（yàn）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（zài）保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方（fāng）法進（jìn）行了刀具壽（shòu）命（mìng）試驗。

試驗過程中發（fā）現，1把槍鑽加工到第4件零件（jiàn）時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利（lì）完成第4件和第5件的加工，但（dàn）加工到第6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷（duàn）。

經過（guò）試驗，在調低進（jìn）給倍率的情況下，1把槍鑽最多加（jiā）工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍（wéi）內，槍（qiāng）鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深孔和高精度孔加（jiā）工問題，可鑽出一個直（zhí）線度高、表麵粗（cū）糙度好的孔。

而且在固定所有（yǒu）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（xù）便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生（shēng）產過程中提供一致的表現。

它不僅適（shì）用於專用槍鑽（zuàn）機床（chuáng），同時在高壓內冷和導向滿足的（de）情況下也（yě）適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟（jì）適用性強（qiáng），有一定的推（tuī）廣價值。