​CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是（shì）指孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的（de）一道難題（tí），尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強度低，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（zhuī）形或孔偏斜等（děng）現象（xiàng），從而達不到質（zhì）量要（yào）求。

航空發動（dòng）機某噴嘴類零件，孔徑為（wéi）Ф6mm，孔（kǒng）深為105mm，深徑比（bǐ）達17：1。超大的深徑比更增加了此零件的（de）加工難（nán）度，為了加工（gōng）出合格孔，需（xū）製定合理的加工（gōng）方案，選擇合適的加工設（shè）備和刀具（jù）。筆者（zhě）經過試件的試切加工，選擇（zé）合適的加工參數（shù），最終確定了（le）合理的加工方（fāng）法。

一、零件簡（jiǎn）介

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

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

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

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

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

為了解決以上加工難（nán）點，加工此深孔時，必須（xū）選擇合適的加工設備和（hé）刀具，保證零件的加（jiā）工精（jīng）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，而且要斷屑加工，不僅加（jiā）工精度低、表麵粗糙度差,加（jiā）工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證（zhèng），而且很容易引起堵屑或折（shé）斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇深孔加工（gōng）專（zhuān）用刀具。

設（shè）備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差異（yì）大，且生產批量較小，不可能購置深（shēn）孔加（jiā）工專用機床，為了更好地保證深孔精度要（yào）求，結合工廠實際，選擇合適的加（jiā）工設備來滿足（zú）深孔（kǒng）加工的技術要（yào）求（qiú）。

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孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加（jiā）工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合（hé）金可轉（zhuǎn）位深孔鑽一般最小鑽削（xuē）直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔（kǒng）加工係統主要是利用壓縮空氣（qì）進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加（jiā）工設備。

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

經（jīng）對上述幾（jǐ）種深孔加工刀具（jù）的對（duì）比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工（gōng）。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽（zuàn）杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖（jiān）上（shàng）開有油孔，以加強鑽（zuàn）頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌（rèn）性和抗振（zhèn）性均較佳的硬質合金作為基體，表麵（miàn）可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭（tóu）的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼（gāng）管（guǎn）。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁間空間排出，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（zhóu）線，鑽孔時鑽（zuàn）尖前方形成小圓錐，可使切屑在（zài）鑽尖處斷離為（wéi）兩段，使之較易排出。

2.設備

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

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場（chǎng）合及公司現有設備情況，在（zài）此零件加（jiā）工時，筆者（zhě）選擇了車銑複合加（jiā）工中心（xīn），此設備既可實現零件旋轉（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（xíng）意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭（tóu）周邊的徑（jìng）向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機（jī）床上配（pèi）有（yǒu）槍鑽引（yǐn）導套，而本例所選的（de）車銑加（jiā）工中心（xīn）不是槍鑽專用機床，沒有（yǒu）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方式來平衡槍鑽切削力。通過大（dà）量（liàng）實驗數據（jù）得出：

槍鑽引導孔的（de）深度應為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑，直徑（jìng）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

深孔加工工序草圖如圖3所示，由（yóu）圖可知，用軟三爪裝（zhuāng）夾（jiá），以定位，夾緊，按（àn）車端麵→鑽導向（xiàng）孔→鑽深孔的順序進（jìn）行零件的（de）深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切（qiē）削參數進行（háng）試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工（gōng）。

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（zhōng）空內冷合（hé）金鑽（zuàn）頭和國產的四平合金（jīn）鑽頭進行了試切加工。

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

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的（de）前提下（xià），我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工（gōng）。

深孔加工我們采用了兩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，均采取小於鑽削（xuē）時轉數和進給率的方法進（jìn）行深孔加工;

另一（yī）種（zhǒng）是以較低轉（zhuǎn）數和進給率反轉進入導向孔，以零轉（zhuǎn）數（shù）和G0的速度快速退出深孔的（de）加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且質量（liàng）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）法進行了刀具壽命試驗（yàn）。

試（shì）驗過程中發現，1把（bǎ）槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲音（yīn）異常，於是調（diào）低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順利完成第（dì）4件和第5件的加工（gōng），但加工到第（dì）6件時，加工到孔深78mm時（shí），鑽頭折斷（duàn）。

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

在某些加工範圍內，槍（qiāng）鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔（kǒng）加（jiā）工問（wèn）題，可鑽出一個直線度高（gāo）、表麵粗糙度（dù）好的孔。

而且在固定所有因素，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的“標準”工序（xù），不受操作（zuò）員技術的（de）影響（xiǎng），隻要是一個高（gāo）質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅（jǐn）適用於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓（yā）內冷和導向滿足的（de）情況下也適用於車（chē）銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價（jià）值。