​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工是機械加工中的一（yī）道難（nán）題，尤其是大深徑比的深孔加工（gōng），難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且（qiě）散熱困難，排屑不易，經常（cháng）產生直徑變大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現象，從而（ér）達不到質量（liàng）要（yào）求。

航（háng）空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深（shēn）徑比更增加了此零（líng）件的加工難度，為了加工出（chū）合格孔，需製定合（hé）理的加（jiā）工方（fāng）案，選（xuǎn）擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工（gōng），選擇合適的加（jiā）工參數，最（zuì）終確定（dìng）了合理的加工方法。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔（kǒng）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（wéi）難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對（duì）於一般鋼材切削加工，刀具壽命要（yào）低（dī）50%以上，且加工效率低，成本高（gāo）。高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（shì）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（zuàn）削方法難以保證高（gāo）溫（wēn）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，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決（jué）以（yǐ）上加工難點，加工此深（shēn）孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，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（xuǎn）用常（cháng）規的鑽削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者勞動強（qiáng）度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造（zào）成更大的加工困難，因此刀（dāo）具最好選擇深孔加（jiā）工專用刀具（jù）。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品（pǐn）結構差（chà）異大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工專用（yòng）機床，為了（le）更好地保證深孔精度要求，結合工廠（chǎng）實際，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（kǒng）加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹（gàn）式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝的車床、臥式（shì）加工中心（xīn），易加工工件材（cái）料;套料鑽（zuàn）、內排屑深（shēn）孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽一（yī）般最小鑽削（xuē）直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要（yào）是（shì）利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設（shè）備。

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

經對上（shàng）述幾種深孔加工刀具的對比及本廠（chǎng）的實（shí）際情況，研究決定采（cǎi）用槍鑽（zuàn）進行此深孔（kǒng）的加工。

槍鑽由硬質（zhì）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（què）潤滑（huá）和使切屑順（shùn）利（lì）排出，並選擇韌性（xìng）和抗振性均較佳的（de）硬質合金作為基（jī）體，表麵可（kě）塗TiC或TiN，以（yǐ）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（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削（xuē）區後迫（pò）使（shǐ）切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前（qián）角一般為0°，以便製造。它無橫刃（rèn），鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽（zuàn）尖（jiān）前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易（yì）排（pái）出。

2.設（shè）備

槍鑽是用來（lái）鑽削回轉工件中心上（shàng）的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中（zhōng）心及配（pèi）備高（gāo）壓冷卻（què）係統的車床與立式機（jī）床、刀具或工件旋（xuán）轉場合。

綜合（hé）考慮槍鑽加工的應用場合及公（gōng）司現有設備情況，在此零件加工時，筆者（zhě）選擇了車（chē）銑複合加工中（zhōng）心，此設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓內冷（lěng）係統，滿足槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔（kǒng）加工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽（cáo）形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠導（dǎo）套或引導孔（kǒng）分（fèn）擔。

典型的槍鑽機床上（shàng）配有（yǒu）槍鑽（zuàn）引導套，而本（běn）例所選的車銑加（jiā）工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導（dǎo）套（tào），且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽（zuàn）削引導（dǎo）孔的方式（shì）來（lái）平衡槍鑽切削力。通過（guò）大量實驗數據得出（chū）：

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍（bèi）槍鑽直徑，直徑應（yīng）比槍鑽鑽頭直徑大0.004～0.012mm較合適（shì）。

4.工藝（yì）試驗與分析

深孔加工工序（xù）草圖如圖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（kǒng）的順序進行零件的深孔加工（gōng）。

鑽導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行（háng）試驗（yàn）加（jiā）工;鑽深（shēn）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（jìn）行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時（shí），在滿足槍鑽（zuàn）引導作用的前（qián）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空內冷合（hé）金（jīn）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，發現進口刀具（jù）切削參（cān）數比國產刀具要（yào）高許多，轉速可以達到（dào）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（sù）為600r/min，進給（gěi）率僅為（wéi）20mm/min，加工效（xiào）率遠低（dī）於進口（kǒu）刀具，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（wéi）此零件的批量小且加工（gōng）件數少，在滿足加工（gōng）質（zhì）量的前提（tí）下，我們選（xuǎn）擇了費用（yòng）較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行（háng）試驗加工：

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

另（lìng）一種是以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度（dù）快速退出深孔的加工方（fāng）法。

經過試驗加（jiā）工發現：第（dì）一種加（jiā）工方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二（èr）種加工方法，加工效率高且質量較好。

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

試驗過程（chéng）中發現，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（wéi）90%，繼續加工，可順利完成第4件和（hé）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（bèi）率的情況下，1把槍鑽（zuàn）最多加工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決的深孔和高精（jīng）度（dù）孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好（hǎo）的孔。

而且在固定（dìng）所有因素，如主軸轉（zhuǎn）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，不受操作員技術的影響（xiǎng），隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用（yòng）於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於（yú）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（guǎng）價值（zhí）。