​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔（kǒng）深與孔徑比L/d≥5的（de）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，難點在於刀具細（xì）長，剛性差、強度低，易引起刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排屑不易，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（háng）空發動機某（mǒu）噴嘴類零件（jiàn），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（nán）度，為了加工（gōng）出合格孔，需製定合理的加工方案，選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）的試切加工，選擇（zé）合（hé）適的加工參數，最終確（què）定了合理的加工方法。

一、零件簡（jiǎn）介

某噴嘴類零件，總（zǒng）長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為（wéi）2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔（kǒng）加工的零件，其材料為難加工的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，且加工效率低，成本高。高（gāo）溫合金孔加工主要難點是（shì）：

①切削力（lì）大，消（xiāo）耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高切削（xuē）熱和切屑難以及時排出，遠（yuǎn）離刀尖，刀具（jù）磨損更為劇烈;

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（gāo）溫（wēn）合金孔加工中，刀具磨損比加工（gōng）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（yǐ）上加工難（nán）點，加工此深孔時，必（bì）須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的（de）加工精度。

二、加工工藝（yì）設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削（xuē）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,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容（róng）易引起（qǐ）堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加（jiā）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（dào）本公司（sī）產品（pǐn）類（lèi）型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能購置（zhì）深孔加工專用機床，為了更好（hǎo）地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的（de）加工設備（bèi）來滿足深孔加工的（de）技術（shù）要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多（duō）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（zuàn）和亞幹式深孔加工係統等類型。

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

而亞幹式深孔（kǒng）加工係統主要（yào）是利用壓縮空氣進行排屑（xiè）和冷卻，使用（yòng）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（jí）的深孔。

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

槍鑽由（yóu）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，以加（jiā）強鑽頭冷卻潤滑和使切（qiē）屑（xiè）順利排出，並選擇（zé）韌性和抗振性（xìng）均較佳的硬（yìng）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（zuàn）杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔注入，經腰形（xíng）孔到達切削區（qū）後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類（lèi）深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無（wú）橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處（chù）斷（duàn）離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回（huí）轉工件中心（xīn）上（shàng）的孔，加工（gōng）時，通常（cháng）是工件旋轉，鑽（zuàn）頭作直線進給，較適用於加工（gōng）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（lǜ）槍鑽加（jiā）工的應用場合及公司現有設備情（qíng）況，在此零件加工（gōng）時，筆者（zhě）選擇了車銑複合加工中心，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（hé）。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬（shǔ）於非平衡鑽頭，不平衡的槽（cáo）形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例（lì）所選的車銑加工中（zhōng）心不是槍鑽專用機床，沒有（yǒu）配備導套，且沒有夾具，無法設計（jì）導套。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽（zuàn）切削力。通（tōng）過大量實驗（yàn）數據得出：

槍鑽引導孔的深度應為（wéi）1～2倍槍鑽直徑，直徑（jìng）應比槍鑽（zuàn）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（kě）知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔（kǒng）時，以不同（tóng）廠家的鑽頭按不同切削參數進行（háng）試（shì）驗加工;鑽深（shēn）孔時，我們選（xuǎn）擇了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數（shù）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（jù）成本問題，分別選（xuǎn）擇進口的伊斯卡中（zhōng）空內冷合金鑽（zuàn）頭和國（guó）產的四平（píng）合金（jīn）鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的（de）試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具（jù）要高許多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較（jiào）高（gāo）;國產刀具的切削（xuē）參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率（lǜ）遠低於進口（kǒu）刀具，費用同（tóng）樣遠遠低（dī）於進口刀（dāo）具的費用。

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

(2)深（shēn）孔加工（gōng）。

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（shēn）孔時，均采（cǎi）取（qǔ）小於鑽削時轉數和（hé）進給率的方法（fǎ）進行深孔加工（gōng）;

另一種（zhǒng）是以較（jiào）低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工（gōng）方法（fǎ）。

經過（guò）試驗加工發現：第一（yī）種加工方法加工效率低且零件（jiàn）表麵質量差，而第二種加工方法，加工效（xiào）率高（gāo）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（jiā）工方（fāng）法進行了刀具壽命試（shì）驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加（jiā）工（gōng）到（dào）第4件零件時，加工聲音異常（cháng），於是調低進（jìn）給倍率為90%，繼續加工，可順利完（wán）成第（dì）4件（jiàn）和第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（shì）驗，在調低（dī）進（jìn）給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零（líng）件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工範圍內（nèi），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（gāo）、表麵粗糙度好的孔。

而且在固定（dìng）所有因（yīn）素，如主軸轉速、進給速度和冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序（xù），不（bú）受操作（zuò）員技術的影響，隻要是一個高質量的（de）槍（qiāng）鑽（zuàn）便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓（yā）內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推（tuī）廣價值（zhí）。