​CNC數控機（jī）床深孔加工（gōng）要訣

什麽叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工（gōng）中的一道難題，尤其是大深徑比（bǐ）的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強度低，易引起（qǐ）刀具偏斜（xié），且（qiě）散熱（rè）困（kùn）難，排屑不易，經常產生直（zhí）徑變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而達不到質量要求。

航空（kōng）發動機某噴嘴（zuǐ）類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深（shēn）徑比達17：1。超大的深徑（jìng）比更增加了此零件的加工難度，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（dāo）具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工（gōng）參數，最終確定（dìng）了合理的加工方法。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零（líng）件，總長（zhǎng）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，其材料為難（nán）加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相（xiàng）對於一般鋼（gāng）材切（qiē）削加工，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難（nán）點是：

①切（qiē）削力大，消耗機床功率（lǜ）大;

②孔加（jiā）工是半封閉（bì）的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排出，遠離刀（dāo）尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通（tōng）的鑽削方法難以保證（zhèng）高溫合金孔的精度要求。

④高溫合（hé）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。

為了解決以上加工難點，加工此（cǐ）深孔時，必須選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具（jù），保證零件的加工精度。

二（èr）、加工工（gōng）藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式（shì），需加長麻花鑽，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、操作者勞動強度大、質量（liàng）難以保證，而（ér）且很容易引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭（tóu），造成更大（dà）的加工困難，因此刀具最（zuì）好選擇（zé）深孔（kǒng）加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，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專用機床（chuáng），為了更好地保證深孔精度要求，結（jié）合工廠實際，選擇合（hé）適的加工設備來滿足深孔加工的技術要（yào）求。

1.刀具的選擇

深（shēn）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（shēn）孔鑽、內排屑深孔鑽和（hé）亞幹式深孔加工係統等類型。

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

而亞幹式深孔加工係統主要是利（lì）用壓縮空氣進行（háng）排屑和（hé）冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

而（ér）槍鑽適用於（yú）加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精度（dù）H7～H10級的深孔。

經對上述（shù）幾種深（shēn）孔加（jiā）工刀（dāo）具的對比及本廠的實際情況，研究（jiū）決（jué）定采用槍（qiāng）鑽進（jìn）行此（cǐ）深孔的加工。

槍鑽由硬質合（hé）金鑽尖、鑽杆（gǎn）和刀柄三部分組（zǔ）成。

槍鑽鑽尖上開有油孔（kǒng），以加強（qiáng）鑽頭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（zhì）合金作為基體，表麵可塗TiC或（huò）TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一般選用40Cr無縫（féng）鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後（hòu）部中孔（kǒng）注入，經腰形孔到達切削區後迫（pò）使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般（bān）為0°，以便製（zhì）造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離（lí）軸線，鑽孔（kǒng）時鑽尖（jiān）前方形成小（xiǎo）圓錐，可使切屑在（zài）鑽尖處斷離為兩段，使之較易排（pái）出。

2.設備

槍鑽是用來鑽（zuàn）削回轉（zhuǎn）工件中心上（shàng）的孔，加工時，通常是工件（jiàn）旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給，較適用（yòng）於加工中心及配備高壓冷卻係統的車床與（yǔ）立式機床（chuáng）、刀具或工件旋（xuán）轉場合。

綜合考慮（lǜ）槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情（qíng）況，在（zài）此零件（jiàn）加工時，筆者選擇了車銑複合加（jiā）工中心，此（cǐ）設（shè）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（kě）以進行鑽（zuàn）孔加工。

3.槍（qiāng）鑽（zuàn）引導（dǎo）孔（kǒng）加工

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

為了減少鑽頭周（zhōu）邊的徑向切削力，需要靠導套或（huò）引（yǐn）導孔（kǒng）分擔。

典型（xíng）的槍鑽機床上配有（yǒu）槍鑽引導套，而本例（lì）所選（xuǎn）的車銑加工中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。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引（yǐn）導孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍鑽直（zhí）徑，直徑應（yīng）比槍鑽鑽頭直徑（jìng）大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與（yǔ）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（wèi），夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件（jiàn）的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔（kǒng）時，以不同廠家的鑽頭按不同切削參數（shù）進行試驗加（jiā）工;鑽深孔時，我們選擇（zé）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孔的鑽削（xuē）試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導（dǎo）作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口（kǒu）的伊斯卡中空內冷合金（jīn）鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了（le）試切加（jiā）工。

經過多個孔的試驗加工，發現進（jìn）口刀具切削參（cān）數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的（de）切削參數（shù）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（jù），費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似（sì）。因為此零件的批量小且加工件數少，在（zài）滿足加工（gōng）質量的前提下，我們選擇了（le）費用（yòng）較低的四平合金鑽（zuàn）頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工（gōng）：

一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率的方法進行深孔加工;

另一種是（shì）以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數（shù）和G0的速度快速退出深孔的加工方法。

經（jīng）過試驗加（jiā）工發現：第一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，加工效率高且質（zhì）量較好。

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

試驗過程（chéng）中發現（xiàn），1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼（jì）續加工（gōng），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，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些加工（gōng）範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的（de）深孔和高精度（dù）孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗（cū）糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有因素，如主軸轉速（sù）、進給（gěi）速度和冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個（gè）工序便成為（wéi）一（yī）個簡易的“標準”工序（xù），不受操作員技術的影響，隻（zhī）要是一個高質量的槍（qiāng）鑽便可在生產（chǎn）過程中提（tí）供一致的表（biǎo）現（xiàn）。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於（yú）車（chē）銑複（fù）合加工中心和數控車床（chuáng），經濟適用性強，有一定的推廣價值。