​CNC數控機床深孔加（jiā）工要訣

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的（de）孔，深孔（kǒng）加工是機（jī）械加工中（zhōng）的一道難題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加工，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（kùn）難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現（xiàn）象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深（shēn）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（wéi）了加工出合格孔，需製定（dìng）合理的加工（gōng）方案，選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具。筆者經（jīng）過（guò）試件的試（shì）切加工（gōng），選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加（jiā）工方法。

一、零件簡介

某噴（pēn）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，深徑比為17：1，屬於深孔加工（gōng）的零件，其材料為難加（jiā）工的GH4169。

這類高溫合金孔加（jiā）工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低50%以上，且（qiě）加工效率低，成本高。高（gāo）溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削（xuē），產生的高切削熱和（hé）切屑難以及時排出，遠離刀（dāo）尖，刀具磨損（sǔn）更為劇烈;

③用普通的鑽（zuàn）削方法（fǎ）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材快得多，且需要切削（xuē）性（xìng）能更（gèng）好的刀具材（cái）料。

為（wéi）了解決以上加工難點，加工此深（shēn）孔時，必須選擇（zé）合適的加工設備和刀具，保證零件的加（jiā）工精度。

二（èr）、加工工藝設計和（hé）分析

零件深孔加工選用常規（guī）的鑽削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗（cū）糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀（dāo）具。

設備的選用考（kǎo）慮到本公司產品類型（xíng）多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不（bú）可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔（kǒng）精（jīng）度要求，結合工廠實（shí）際，選擇合適的（de）加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具（jù）的選擇

深孔加工的刀具有多（duō）種，如槍鑽、噴吸鑽、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（xì）統等類型。

噴（pēn）吸鑽（zuàn）適用於經（jīng）改裝（zhuāng）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（zuàn）的鑽孔直徑不適合鑽加（jiā）工Ф6mm的小（xiǎo）孔;硬質合金可轉位深（shēn）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（suō）空氣進行（háng）排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

而（ér）槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長（zhǎng）徑（jìng）比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上述幾（jǐ）種深（shēn）孔加工刀具的對比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進（jìn）行此深（shēn）孔的（de）加（jiā）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（shǐ）切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較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（qí）原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（pò）使（shǐ）切屑隨切削液由V型（xíng）槽與工件孔壁間空間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔（kǒng）鑽前角一般為0°，以便製造。它無（wú）橫刃，鑽（zuàn）尖（jiān）偏離軸線（xiàn），鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切（qiē）屑在鑽尖處（chù）斷離為兩段，使之較易（yì）排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是（shì）工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給，較適用於加工中心及（jí）配備高壓冷卻係統的（de）車床（chuáng）與立式機床、刀具或工件（jiàn）旋轉場合。

綜合考慮槍鑽（zuàn）加工的應用場合及公司現有設備（bèi）情況，在此零件加（jiā）工時，筆（bǐ）者選擇了（le）車銑複合加工（gōng）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（yīng）用場合（hé）。可以進行鑽孔（kǒng）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，需要靠導套或引導孔分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機床上配有槍鑽引（yǐn）導套，而本（běn）例所選的車銑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（fǎ）設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平（píng）衡槍（qiāng）鑽切削（xuē）力。通（tōng）過大量（liàng）實驗數據得出：

槍（qiāng）鑽引導孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍鑽（zuàn）直（zhí）徑，直（zhí）徑應比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分（fèn）析

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

鑽導向孔時，以不同廠（chǎng）家（jiā）的鑽頭按不同切削參數（shù）進行試驗加工;鑽深（shēn）孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不同的加工方法和不同的切削（xuē）參數進行了多個孔的鑽削試驗（yàn）。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時（shí），在滿足槍鑽引導作用的前（qián）提下，筆者也兼顧了刀（dāo）具成本問題，分別選擇進（jìn）口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和（hé）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（jìn）口刀（dāo）具切（qiē）削參數（shù）比國產刀具要（yào）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（cān）數偏低，轉速為600r/min，進（jìn）給率僅為20mm/min，加工效（xiào）率遠低於進口刀具，費（fèi）用同樣（yàng）遠遠低於進口刀具（jù）的費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小（xiǎo）且加工件數少，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（zuàn）頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種加（jiā）工方案進行試驗加工：

一種（zhǒng）是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時（shí）轉數和進給率的方法進行深（shēn）孔加工;

另一（yī）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（gōng）方法。

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

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

試驗過程（chéng）中（zhōng）發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順（shùn）利完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

在（zài）某（mǒu）些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一（yī）個直線度高、表麵粗（cū）糙度好的孔。

而且在固定所有因（yīn）素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔（kǒng）鑽這個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，隻要是（shì）一個高質量的槍鑽（zuàn）便可在生產過程（chéng）中提供（gòng）一致的（de）表現。

它不僅適用（yòng）於專用（yòng）槍鑽機床，同時在高（gāo）壓（yā）內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定（dìng）的推廣價值。