​CNC數控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深（shēn）與孔徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加工是機械加（jiā）工（gōng）中的一道（dào）難題，尤其是大（dà）深徑（jìng）比（bǐ）的深孔加工，難點在於刀具細（xì）長，剛性差、強度低，易引起刀（dāo）具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變（biàn）大、出現（xiàn）錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空（kōng）發動機某噴嘴類零件（jiàn），孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深（shēn）徑比達17：1。超大的深徑比更增加了此零件的加工難（nán）度，為了加工出合格孔，需製定合（hé）理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）的試（shì）切（qiē）加工，選擇合適的加（jiā）工參數，最（zuì）終確定了合理的加工（gōng）方法。

一、零件簡介

某（mǒu）噴嘴類零件（jiàn），總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗（cū）糙度為Ra3.2μm，深徑（jìng）比（bǐ）為17：1，屬於深（shēn）孔加工（gōng）的（de）零件，其材（cái）料為難加工的GH4169。

這（zhè）類高溫合（hé）金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低（dī）50%以上，且加（jiā）工效（xiào）率低，成（chéng）本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切（qiē）削力大，消耗機床功率大;

②孔加工（gōng）是半封閉的切削，產（chǎn）生的高切削熱和切屑難（nán）以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用（yòng）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（jiā）工中，刀具磨損比加工普（pǔ）通鋼材快得多，且需要切削性能更好的刀具材料。

為了（le）解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選擇（zé）合適的（de）加工設備和刀具，保證零件的（de）加工精度。

二、加工工藝設計（jì）和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽（zuàn），而且要斷屑加（jiā）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、質量難（nán）以保證，而（ér）且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀（dāo）具。

設備（bèi）的選用考慮到本（běn）公司產品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可能購（gòu）置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精度要（yào）求，結合工廠實際，選擇合適（shì）的加工設備來滿足深（shēn）孔加工的技術（shù）要（yào）求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加工的刀具有多種（zhǒng），如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可（kě）轉（zhuǎn）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（yòng）於經改裝的（de）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（hé）鑽加工Ф6mm的小孔;硬質（zhì）合金可（kě）轉（zhuǎn）位深孔鑽一般（bān）最小鑽削（xuē）直（zhí）徑（jìng）為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工（gōng）係統主要是利用（yòng）壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削（xuē）液進行潤滑，需專用的加工設備。

而槍（qiāng）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級的深孔。

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

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組（zǔ）成。

槍鑽鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選（xuǎn）擇韌性和抗（kàng）振性均較佳的硬質（zhì）合（hé）金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓（yā）油由鑽杆（gǎn）後部中孔注入，經腰形（xíng）孔到達切削區後迫（pò）使切屑（xiè）隨切削液由V型槽與工（gōng）件孔壁間空間排出，故稱外排（pái）屑。

此類深孔鑽前角（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可使切屑（xiè）在（zài）鑽尖處（chù）斷離為兩（liǎng）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（zhuǎn），鑽頭作直線進給，較適用（yòng）於（yú）加工中心及配備高壓冷（lěng）卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者（zhě）選擇了車銑複合（hé）加工中心，此設備既可實現（xiàn）零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進（jìn）行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形（xíng）意味著（zhe）切削力不平（píng）衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切（qiē）削力，需要靠（kào）導套或引導孔（kǒng）分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機床（chuáng）上配有槍鑽（zuàn）引導套，而本（běn）例所選的車銑加工中（zhōng）心不是（shì）槍鑽專（zhuān）用機床，沒有配備導套，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（qiē）削力。通過大量實驗數據（jù）得出：

槍鑽引導孔的深度應為（wéi）1～2倍槍鑽直徑（jìng），直徑應（yīng）比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合（hé）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（dìng）位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序（xù）進（jìn）行零件的深孔加（jiā）工。

鑽導向孔時，以（yǐ）不同廠家的鑽頭按不同切削參數（shù）進行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不同的（de）加工方法和（hé）不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也（yě）兼顧了刀具成本問（wèn）題，分別選擇進口的（de）伊斯卡中空內冷合金鑽（zuàn）頭和國產的四平合金鑽頭進（jìn）行了試切加（jiā）工（gōng）。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削（xuē）參（cān）數比國產（chǎn）刀具要高許多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率（lǜ）為50mm/min，而且較耐磨損，但費用（yòng）較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）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，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小（xiǎo）且加工件數少，在滿足加工質量的（de）前提下，我們選擇了費用較低的四平（píng）合（hé）金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種加（jiā）工方案進行試（shì）驗加工：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采取（qǔ）小於鑽削（xuē）時轉數和進給率的方法（fǎ）進行（háng）深孔加工;

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

經過試（shì）驗加工發（fā）現：第一種加工方法加工效率（lǜ）低且零（líng）件表麵質量（liàng）差，而第二（èr）種（zhǒng）加工（gōng）方法，加工效率高且質量較好。

因此（cǐ），在保證足夠冷卻（què）壓力的情況下，選擇（zé）第二種加工方（fāng）法進行了（le）刀具壽（shòu）命試驗。

試驗過（guò）程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時（shí），加工（gōng）聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可（kě）順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工（gōng），但加工到第6件時，加工（gōng）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（zhǐ）鑽頭折斷。

在某些加工範圍內，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（kě）鑽出一個直線度高、表（biǎo）麵（miàn）粗糙度好的孔（kǒng）。

而且在固定所（suǒ）有因素，如主軸（zhóu）轉速、進給速度和冷卻（què）液壓力後，深孔鑽這個工序便成為一（yī）個簡易的“標準”工序，不（bú）受操作員技術的影響，隻要是一個（gè）高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）提供一致的表（biǎo）現。

它不僅適（shì）用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於（yú）車銑複合加（jiā）工中心和數控車床，經濟適用性（xìng）強（qiáng），有（yǒu）一定的推廣價值（zhí）。