​CNC數控機床深孔加工（gōng）要訣

什麽叫深孔?

深孔是指（zhǐ）孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔（kǒng），深孔加工是機械加工中（zhōng）的一（yī）道難（nán）題（tí），尤其是大深徑比（bǐ）的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具（jù）偏（piān）斜，且（qiě）散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達（dá）不到質量要求（qiú）。

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。超大的深徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工（gōng）出合格孔，需製定合理的加工方（fāng）案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）的（de）試切加工，選擇合適的加（jiā）工參數，最終確定了合理的（de）加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆（gǎn）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（de）零件，其材料（liào）為難加工的GH4169。

這類（lèi）高溫合金（jīn）孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命要低（dī）50%以上，且加工效率低（dī），成本高。高溫合金孔加（jiā）工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加（jiā）工（gōng）是半封閉（bì）的切削，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用普通的（de）鑽削（xuē）方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金（jīn）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。

為了解決以上加工難點，加工此深孔（kǒng）時，必（bì）須選擇合適（shì）的（de）加工設備和刀具，保證（zhèng）零件的加工精度（dù）。

二、加工工藝設計和（hé）分析

零件深孔加工選用（yòng）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、表麵粗糙（cāo）度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難（nán）以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大（dà）的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多（duō），深孔（kǒng）加工產品結構差異大，且生產批量較（jiào）小，不可能購置深（shēn）孔加工專用機床，為（wéi）了更（gèng）好地保證深孔精度要求（qiú），結合工（gōng）廠實際（jì），選（xuǎn）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、噴吸鑽、套料鑽、硬質（zhì）合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統（tǒng）等類型。

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

而（ér）亞幹式深（shēn）孔加工係統主要是利用壓縮（suō）空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

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（duì）比（bǐ）及（jí）本廠的實際情況，研究決定（dìng）采用槍鑽進行此深（shēn）孔的加工。

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（yǐ）加（jiā）強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順（shùn）利排出，並選擇韌性和抗振性均較佳（jiā）的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的（de）硬度和耐磨性;鑽杆一般選用（yòng）40Cr無（wú）縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆（gǎn）後部中孔注入，經腰形孔（kǒng）到達切削區（qū）後迫使（shǐ）切屑隨切削液由V型（xíng）槽（cáo）與工件孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排（pái）屑。

此類深孔鑽前角一般為（wéi）0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽（zuàn）尖偏離（lí）軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可使切屑在鑽（zuàn）尖處斷離為兩段，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，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給（gěi），較（jiào）適（shì）用於加（jiā）工中心及（jí）配備高壓冷（lěng）卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋（xuán）轉（zhuǎn）場合。

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場合及（jí）公司現有設備（bèi）情況，在此零件（jiàn）加工時，筆者選擇（zé）了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以（yǐ）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（héng）的槽形意味（wèi）著（zhe）切（qiē）削力不平衡。

為了（le）減少（shǎo）鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍（qiāng）鑽機床上配有槍（qiāng）鑽（zuàn）引導套，而本例所（suǒ）選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套（tào），且沒（méi）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（lì）。通過大量實驗數據（jù）得出：

槍鑽引導孔的深度應為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.工藝試驗與分析

深孔（kǒng）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（jiá）緊（jǐn），按車端麵→鑽導向孔→鑽深（shēn）孔的順（shùn）序進（jìn）行零件的深孔加工。

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

(1)引導孔加（jiā）工。

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（běn）問（wèn）題（tí），分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內（nèi）冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經（jīng）過多（duō）個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多（duō），轉速可以達到2500r/min，進（jìn）給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產（chǎn）刀具的切削參數偏低，轉速（sù）為600r/min，進給率僅（jǐn）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。

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

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用（yòng）了兩種加工方（fāng）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（yú）鑽（zuàn）削時轉數和（hé）進（jìn）給率的方法進行深孔加工;

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入導向（xiàng）孔，以零（líng）轉數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加工方法。

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

因此，在（zài）保證足夠冷（lěng）卻壓力的情況下，選擇第二（èr）種加工方法（fǎ）進行了刀具壽命（mìng）試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工（gōng）聲音異常，於是調低進（jìn）給倍率為90%，繼續（xù）加工（gōng），可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到（dào）第6件時，加（jiā）工（gōng）到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經（jīng）過試驗（yàn），在調低進給倍率（lǜ）的情況下，1把槍鑽最（zuì）多加工（gōng）5件零件，可防止鑽頭折斷（duàn）。

在某些加工範圍內，槍鑽能解決（jué）麻花鑽不能解決的（de）深孔和（hé）高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高（gāo）、表（biǎo）麵粗糙度（dù）好的孔。

而且（qiě）在固定（dìng）所有因素，如主軸轉速、進（jìn）給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔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，隻要是一個高質（zhì）量的（de）槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不（bú）僅適用於專用槍（qiāng）鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適（shì）用（yòng）於車（chē）銑複合加工中心和數控車床，經（jīng）濟適用（yòng）性強，有（yǒu）一定（dìng）的推廣價值（zhí）。