​CNC數控機床深（shēn）孔加工要（yào）訣

什麽叫深孔?

深（shēn）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（tí），尤其是大深徑比的深孔加工（gōng），難點在於刀具（jù）細長，剛性差（chà）、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產（chǎn）生直徑變大、出現錐形或孔（kǒng）偏斜（xié）等現象，從而達不到（dào）質量要求。

航空發動（dòng）機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深徑（jìng）比達（dá）17：1。超大的深徑比更增加了此零件（jiàn）的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選（xuǎn）擇合（hé）適的加工（gōng）設備（bèi）和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確（què）定（dìng）了合理的（de）加工方（fāng）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（shǔ）於深孔加工的零件，其材（cái）料為難（nán）加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於（yú）一般（bān）鋼材（cái）切削（xuē）加工，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切削力大，消耗機床功率大;

②孔加（jiā）工是半（bàn）封（fēng）閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具（jù）磨（mó）損更為劇烈;

③用普通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（pǔ）通鋼材（cái）快得多，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解（jiě）決以上加工難（nán）點，加（jiā）工此深孔時，必須選擇合適的（de）加（jiā）工設備和刀具，保證零件的加（jiā）工精度（dù）。

二、加工工藝（yì）設（shè）計和分析

零件深（shēn）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，不僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加（jiā）工效率低、操作者勞動強度（dù）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（cǐ）刀具最好選擇深孔加工專用刀具（jù）。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔（kǒng）加工產（chǎn）品結（jié）構（gòu）差（chà）異大，且生（shēng）產批（pī）量較小，不可能購置深孔加工專用（yòng）機床，為了更好地保證深孔精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔（kǒng）加工（gōng）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（yú）經改裝的車床、臥式加（jiā）工中心，易加工工件（jiàn）材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工（gōng）Ф6mm的小孔;硬質合金（jīn）可轉（zhuǎn）位深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（lì）用壓縮空氣進行排屑和（hé）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Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深（shēn）孔。

經對上述幾種深孔加（jiā）工刀具的對比及本廠的（de）實際情況，研究決定采用（yòng）槍鑽進行此深孔（kǒng）的加工。

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開（kāi）有油孔，以（yǐ）加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出（chū），並選擇韌性和抗（kàng）振性均較佳的硬質（zhì）合金作為基體，表麵可塗TiC或（huò）TiN，以提高（gāo）鑽（zuàn）頭的硬度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削（xuē）區（qū）後迫使切（qiē）屑隨切削液由V型槽（cáo）與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，鑽尖偏離軸線，鑽（zuàn）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，通常是工件旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給，較（jiào）適用於加工中心及配備高壓（yā）冷（lěng）卻（què）係統的車床與立式機床、刀具或工件旋（xuán）轉場合（hé）。

綜合考慮槍鑽（zuàn）加工（gōng）的應用（yòng）場合及公（gōng）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（gōng）中心，此（cǐ）設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統（tǒng），滿足槍鑽的應用場合。可以進行（háng）鑽孔加工。

3.槍鑽（zuàn）引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味（wèi）著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要（yào）靠導套或引導孔分擔。

典（diǎn）型的（de）槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本（běn）例（lì）所選（xuǎn）的（de）車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配（pèi）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（píng）衡槍鑽切（qiē）削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽直徑（jìng），直徑應比槍鑽鑽（zuàn）頭直徑大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，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊（jǐn），按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零（líng）件的深（shēn）孔（kǒng）加工。

鑽導向孔時，以不同廠（chǎng）家的鑽（zuàn）頭按不同切削參數進行（háng）試驗加工;鑽深孔時（shí），我（wǒ）們（men）選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同（tóng）的加工方法（fǎ）和（hé）不同的切削參數進（jìn）行了多（duō）個孔的鑽削試（shì）驗。

(1)引（yǐn）導孔加工。

鑽引導孔時（shí），在滿足（zú）槍鑽引（yǐn）導（dǎo）作用的前提下，筆者（zhě）也兼顧了刀具成本（běn）問題，分別選擇進口的伊斯卡中（zhōng）空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭（tóu）進（jìn）行了試切加工。

經過（guò）多個孔的試驗加（jiā）工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許（xǔ）多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給率為（wéi）50mm/min，而且較耐（nài）磨損，但費（fèi）用較高;國產（chǎn）刀（dāo）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，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用（yòng）。

經試驗，兩（liǎng）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，在滿足加工質量的前（qián）提下，我們選（xuǎn）擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深（shēn）孔加工。

深孔加工（gōng）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孔時，均采取小於（yú）鑽削（xuē）時轉數和進給率的方（fāng）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（kǒng），以零轉（zhuǎn）數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加工方法。

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（ér）第二種（zhǒng）加（jiā）工方（fāng）法（fǎ），加工效率高且質量較好。

因此，在保證（zhèng）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（shì）驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零（líng）件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順（shùn）利完（wán）成第（dì）4件和第5件（jiàn）的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時（shí），鑽（zuàn）頭折斷。

經過試驗，在調低進（jìn）給倍率的情況下，1把槍鑽（zuàn）最多加工5件零件，可防止（zhǐ）鑽頭折斷。

在某些加工範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻花鑽不能解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、進給速度和（hé）冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作（zuò）員技術的影響，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（tā）不（bú）僅（jǐn）適用於專用槍（qiāng）鑽機床，同時在高壓（yā）內（nèi）冷和導（dǎo）向（xiàng）滿足的情況下也適（shì）用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用（yòng）性強，有（yǒu）一定（dìng）的推廣價值。