​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工（gōng）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（qǐ）刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等現象（xiàng），從而達不到（dào）質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深（shēn）徑比（bǐ）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，需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了（le）合理的（de）加工（gōng）方法。

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，屬於（yú）深孔加工的零件，其材（cái）料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相（xiàng）對於一（yī）般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）命要（yào）低（dī）50%以（yǐ）上，且加工效率低，成本高。高溫合金（jīn）孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法（fǎ）難（nán）以保（bǎo）證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工（gōng）中（zhōng），刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切（qiē）削（xuē）性能更（gèng）好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深孔（kǒng）時，必須（xū）選擇合適的加工設備和刀具（jù），保（bǎo）證零件的加工精度（dù）。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的（de）鑽削方式，需加長麻花鑽，而（ér）且要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率（lǜ）低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困（kùn）難，因此刀具最好選擇深孔加工專（zhuān）用刀具。

設備的選用考慮到本公（gōng）司產（chǎn）品類型多，深孔加工產品結構差異大，且生產批量較小，不可（kě）能購置深孔加工專用機（jī）床，為了更好（hǎo）地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具（jù）的選擇（zé）

深（shēn）孔加工的刀具（jù）有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔（kǒng）鑽、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式深孔加工係統等類型（xíng）。

噴（pēn）吸鑽適用於經（jīng）改裝（zhuāng）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Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質合金可轉位深孔鑽一般（bān）最小（xiǎo）鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主（zhǔ）要是利用壓縮空氣進行排屑和（hé）冷卻，使（shǐ）用（yòng）霧化切削液進行（háng）潤滑，需專用（yòng）的加工設備。

而槍鑽適用於加（jiā）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（jīng）對上述幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實（shí）際（jì）情況，研究決定采用槍鑽進（jìn）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（yóu）孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選（xuǎn）擇（zé）韌性和抗振性均較佳的硬質合金（jīn）作為基（jī）體，表麵（miàn）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（shì）高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區（qū）後迫使切屑隨切（qiē）削液由V型槽與（yǔ）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（chéng）小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中（zhōng）心上的（de）孔，加工（gōng）時，通（tōng）常是（shì）工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適（shì）用於（yú）加（jiā）工中心及配備高壓（yā）冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考（kǎo）慮槍鑽加（jiā）工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選（xuǎn）擇了車銑複合（hé）加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又（yòu）配（pèi）備高（gāo）壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導（dǎo）孔（kǒng）加（jiā）工

槍鑽屬（shǔ）於非（fēi）平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著（zhe）切削力（lì）不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑（jìng）向（xiàng）切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的（de）槍鑽機床（chuáng）上配有槍（qiāng）鑽引導套，而本例所選的（de）車（chē）銑（xǐ）加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套（tào），且沒有夾具（jù），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（xuē）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（zuàn）直徑，直徑應比槍鑽鑽（zuàn）頭（tóu）直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與（yǔ）分（fèn）析

深（shēn）孔加工（gōng）工序（xù）草圖如圖3所示，由圖可知，用軟（ruǎn）三爪裝夾（jiá），以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深孔的順序（xù）進行零件的深孔加（jiā）工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠（chǎng）家的鑽頭按不同切削（xuē）參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇（zé）了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不（bú）同的加工方法和不同的切削參數進（jìn）行了多個孔（kǒng）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，筆者也兼顧了刀具成本問題（tí），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進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進（jìn）給率為50mm/min，而且較（jiào）耐磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工（gōng）效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具（jù）的費用（yòng）。

經試驗，兩種刀具的加（jiā）工質量相（xiàng）似。因為此零件的批量（liàng）小且加工（gōng）件數少，在滿足加工質量（liàng）的（de）前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔（kǒng）加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是（shì）進入導（dǎo）向孔和退出深孔時，均采取小於鑽（zuàn）削時轉數和進給率的方法進行深（shēn）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（líng）轉數和G0的速（sù）度快速退出深孔的加工方法。

經過試驗加工（gōng）發現：第一種（zhǒng）加工方法加工效率低且零件（jiàn）表麵質量差，而第二種加工（gōng）方法（fǎ），加工效率高且（qiě）質量較好。

因此，在（zài）保（bǎo）證足夠冷卻壓力的情況下，選（xuǎn）擇第二（èr）種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過（guò）程中發現，1把槍鑽加工（gōng）到第4件零件（jiàn）時，加工聲（shēng）音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可（kě）順利完（wán）成第4件和第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（guò）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（qiāng）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，如主軸轉速、進給速度和（hé）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（shòu）操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程（chéng）中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑（xǐ）複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定（dìng）的推（tuī）廣價值。