​CNC數控機床深孔加（jiā）工（gōng）要（yào）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（shì）機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在（zài）於刀具（jù）細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱（rè）困（kùn）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（kōng）發動機某噴嘴類（lèi）零件，孔徑為Ф6mm，孔（kǒng）深為105mm，深徑比達（dá）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（gé）孔，需製定合理的加工方案（àn），選擇（zé）合適的（de）加工設備和刀具。筆者經（jīng）過（guò）試件的試切加工，選擇（zé）合（hé）適的（de）加工參數，最終確定了合理（lǐ）的加工方法。

一、零件簡介

某（mǒu）噴（pēn）嘴類零件，總（zǒng）長為105mm，杆部內孔為（wéi）φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗（cū）糙度為（wéi）Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件（jiàn），其（qí）材料為難加工（gōng）的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於（yú）一般鋼材（cái）切削加工，刀（dāo）具壽（shòu）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（xiāo）耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切（qiē）削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀（dāo）具磨損更為劇（jù）烈;

③用普通的（de）鑽削方（fāng）法難（nán）以保證高溫合金孔的精（jīng）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得多，且需要切削性能更好的（de）刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深（shēn）孔時，必須選擇合適（shì）的加工設備（bèi）和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長（zhǎng）麻花鑽，而（ér）且（qiě）要斷屑加工，不僅加工（gōng）精度低、表（biǎo）麵粗糙度差（chà）,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證（zhèng），而且很容易（yì）引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭，造成更大（dà）的加（jiā）工困難，因此刀（dāo）具最好選擇深孔加工（gōng）專用刀具。

設備的選用考慮（lǜ）到本（běn）公司產品類型（xíng）多（duō），深孔加工產品結構（gòu）差（chà）異大，且生產批量較小，不（bú）可能購置深孔加工專用機床，為（wéi）了更好地（dì）保證深孔精（jīng）度要求，結合工廠實際（jì），選擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

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

噴（pēn）吸鑽適用於經（jīng）改裝的車床、臥式加工中（zhōng）心，易加工工件材料;套料鑽、內排（pái）屑深孔鑽（zuàn）的鑽孔直徑不適（shì）合鑽加工Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質合金可轉位（wèi）深（shēn）孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統（tǒng）主要是利用壓縮空氣進（jìn）行排屑和冷（lěng）卻，使用霧化切削液進行（háng）潤（rùn）滑，需（xū）專用的加工設備。

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

經對上述（shù）幾種深孔加工刀具的對比及本廠的（de）實際（jì）情況，研究決（jué）定采（cǎi）用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽（zuàn）由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部（bù）分組成（chéng）。

槍鑽鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻（què）潤滑和使切屑順利排出（chū），並選擇韌性和抗振性均較佳（jiā）的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以（yǐ）提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般（bān）選用40Cr無縫鋼管。

其原（yuán）理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切（qiē）削（xuē）液由V型槽（cáo）與工件（jiàn）孔壁間空間排出，故稱（chēng）外排（pái）屑。

此類深孔鑽（zuàn）前角一般為0°，以（yǐ）便製（zhì）造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方（fāng）形成小圓錐，可使切（qiē）屑（xiè）在（zài）鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽（zuàn）削回轉工（gōng）件中心上的孔，加工時（shí），通常是工件旋轉，鑽（zuàn）頭作直線進給，較適用於加工中心及配備高（gāo）壓冷卻係統的車床（chuáng）與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮（lǜ）槍鑽加工的應用（yòng）場合及公司現有設備情況，在此零（líng）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（gāo）壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽（zuàn）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（yì）味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊（biān）的徑向切削力，需要靠導套或引導孔（kǒng）分擔（dān）。

典型（xíng）的槍鑽機床上配有槍（qiāng）鑽引導套，而本例所選的車（chē）銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒（méi）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（yǐn）導孔的方式來平衡槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深（shēn）度應為1～2倍槍鑽直（zhí）徑，直徑應比槍鑽鑽頭直徑大（dà）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（kě）知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車（chē）端麵→鑽導向孔→鑽深孔的（de）順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭（tóu）按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡（kǎ）的槍鑽，以不同的加（jiā）工方（fāng）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。

鑽引導孔（kǒng）時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了（le）刀（dāo）具（jù）成本問題（tí），分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內冷合金鑽頭和國產的四（sì）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（dāo）具切削參數比（bǐ）國產刀具要高許多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且（qiě）較耐磨損，但（dàn）費用較高;國產刀具的切（qiē）削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）工效率遠低於進口刀具（jù），費用同樣遠遠低於進口（kǒu）刀具的費用。

經（jīng）試驗，兩種刀具（jù）的加工質量（liàng）相（xiàng）似。因為此零件的（de）批量（liàng）小且加工件數少，在滿足加工質（zhì）量的前提下（xià），我們（men）選（xuǎn）擇了費用較低（dī）的四平合（hé）金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進（jìn）行試驗加工：

一種是進入導（dǎo）向孔和退出深孔時，均采（cǎi）取小於（yú）鑽削時轉數和進給率的方法進行深孔（kǒng）加工;

另一（yī）種是以較低轉數和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔（kǒng）的加工方法。

經過試驗加工發現：第一（yī）種加工（gōng）方法（fǎ）加工效率低且零件（jiàn）表（biǎo）麵質量差，而第二種加工方法，加工（gōng）效率高且質量較好。

因此，在保（bǎo）證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工方（fāng）法進行（háng）了刀具壽（shòu）命（mìng）試驗。

試驗（yàn）過程中發（fā）現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低（dī）進給倍（bèi）率為90%，繼（jì）續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到第（dì）6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時（shí），鑽頭（tóu）折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的情況下，1把（bǎ）槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭（tóu）折（shé）斷（duàn）。

在某些加工範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻（má）花鑽不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可（kě）鑽出一個直線度高、表麵粗糙度（dù）好的（de）孔。

而且在（zài）固定所有因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔鑽這個工序便成為（wéi）一（yī）個簡易的“標準”工序，不（bú）受操作員（yuán）技術（shù）的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程（chéng）中提（tí）供一致的（de）表現。

它不（bú）僅適用於專（zhuān）用槍鑽機床，同時在高壓內冷（lěng）和導向（xiàng）滿（mǎn）足的情況下也適用於（yú）車銑複合加工中心和數控（kòng）車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推廣價值。