​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工（gōng），難點在（zài）於刀具（jù）細長，剛性差、強度低，易引起刀（dāo）具偏斜（xié），且散熱（rè）困難（nán），排屑不易（yì），經常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從（cóng）而達不到質量要求。

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

一、零件簡介

某噴嘴類零件，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，屬於深孔加工的零（líng）件，其材（cái）料為難加工的（de）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（jiā）工效率低，成（chéng）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，產生（shēng）的高切削熱（rè）和切屑難以及時排出（chū），遠離刀尖，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（dāo）具（jù）磨損比加工普（pǔ）通鋼材（cái）快得多，且需要切削性能更（gèng）好的刀（dāo）具材料。

為了解決（jué）以上加工難點，加（jiā）工此深孔時，必須選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具，保（bǎo）證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選（xuǎn）用常規（guī）的（de）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、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動（dòng）強度大、質量難以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭（tóu），造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用（yòng）刀具（jù）。

設備的選用考慮到本公司產品（pǐn）類型多，深（shēn）孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工（gōng）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（zhǒng），如槍鑽（zuàn）、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統等類（lèi）型。

噴吸鑽適（shì）用於經改裝的（de）車床、臥式（shì）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工Ф6mm的（de）小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般（bān）最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔（kǒng）加工係統主要是利用壓縮（suō）空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液（yè）進行潤滑，需專用的（de）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、精度H7～H10級的深（shēn）孔。

經對上述幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽（zuàn）進（jìn）行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬質合金鑽尖（jiān）、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽（zuàn）鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭（tóu）冷卻潤滑和使切屑順利排出，並（bìng）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（wú）縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽（zuàn）杆後部中孔注入，經腰形孔到達切（qiē）削區後（hòu）迫（pò）使（shǐ）切屑隨切削液由V型槽（cáo）與工（gōng）件孔壁間空間排出，故稱外排屑（xiè）。

此（cǐ）類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使（shǐ）之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適（shì）用於（yú）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（jiàn）旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司（sī）現有（yǒu）設備情況，在此零件加工時（shí），筆者選擇了車（chē）銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋（xuán）轉，又配備高壓（yā）內冷係統，滿足槍鑽的應用場合（hé）。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平衡（héng）。

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

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

因（yīn）此，筆者考慮用鑽削引導孔的（de）方式來（lái）平衡槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加（jiā）工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按（àn）車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深孔的順序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔時，以不同廠（chǎng）家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試驗（yàn）加工（gōng）;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（gè）孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽（zuàn）引導孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的（de）前提下，筆（bǐ）者也兼顧（gù）了刀具成本問題，分別選擇進口（kǒu）的伊斯（sī）卡（kǎ）中空內冷合金鑽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，發現進口刀具切削參數比國（guó）產刀具要高許（xǔ）多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏（piān）低，轉速為600r/min，進給率僅為（wéi）20mm/min，加工效率遠低於進口刀（dāo）具，費（fèi）用同樣遠遠（yuǎn）低於（yú）進口刀具的費用。

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

(2)深孔加工。

深（shēn）孔（kǒng）加工我們采（cǎi）用（yòng）了（le）兩種加工方案進行試驗加工（gōng）：

一（yī）種是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給（gěi）率（lǜ）的方法進行深孔加工;

另一種是以較低轉數（shù）和進給率反轉進入導向孔（kǒng），以零轉（zhuǎn）數和G0的速度快速退出（chū）深孔（kǒng）的加（jiā）工方法。

經過（guò）試驗加工發現：第一種加工方（fāng）法（fǎ）加工效率低且零件表（biǎo）麵質量差（chà），而（ér）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（lì）的情況下，選擇第二種加（jiā）工方法進行了刀具（jù）壽命試驗。

試驗過程中發現，1把（bǎ）槍鑽加工到第4件零（líng）件時，加工聲音異常，於是調低進給倍（bèi）率為（wéi）90%，繼續加工（gōng），可順利完成第4件（jiàn）和第5件的（de）加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭（tóu）折斷（duàn）。

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

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

而且在固定所有因素，如（rú）主軸轉速、進給速（sù）度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一（yī）個簡易的（de）“標準”工序，不受操作員技術（shù）的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可（kě）在生產過程中提供一致的表現。

它不僅（jǐn）適用於專用（yòng）槍鑽（zuàn）機床，同時（shí）在高壓內冷和導向（xiàng）滿足的情況下也適用（yòng）於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有（yǒu）一定的推廣價值。