​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深（shēn）孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機（jī）械加工中（zhōng）的（de）一道難題，尤其（qí）是大深（shēn）徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑變大、出現錐形或孔偏（piān）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，孔徑（jìng）為Ф6mm，孔深為105mm，深（shēn）徑比達17：1。超大的深徑比更增（zēng）加了此零（líng）件的加（jiā）工難度，為了加工出合格（gé）孔，需（xū）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（zhōng）確定了合理的加工方法。

一、零件簡介（jiè）

某（mǒu）噴嘴（zuǐ）類零件，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（shēn）徑比為17：1，屬於深孔加工（gōng）的零件，其材料為難加工（gōng）的GH4169。

這（zhè）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（shàng），且加工效率低（dī），成（chéng）本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大（dà），消耗機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔（kǒng）的精度要求（qiú）。

④高（gāo）溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快（kuài）得多，且需要切削性能更好的刀具材料。

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

二、加工工藝設計和分析

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（yào）斷屑加（jiā）工，不僅（jǐn）加工精度（dù）低、表麵粗糙度差（chà）,加工效率低、操（cāo）作者勞動強度大、質量難以（yǐ）保證，而且很容易引起堵屑或折斷（duàn）鑽頭，造成更大的（de）加工困難，因此刀具最（zuì）好選擇深孔加工（gōng）專用刀具。

設（shè）備的（de）選用考慮到本公（gōng）司（sī）產品類型多，深孔加工產品結（jié）構差異大，且生產批量較小，不可能（néng）購置深孔加工專用機床，為了更好地保（bǎo）證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的（de）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（duō）種，如（rú）槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式（shì）深（shēn）孔加工係統等類型。

噴吸鑽適（shì）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（zuàn）的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽一（yī）般最小鑽（zuàn）削直徑為Ф20mm;

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

而槍（qiāng）鑽適用於（yú）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。

經對上述幾種深孔加工刀具的（de）對比及本廠的實際情況，研究決定（dìng）采用（yòng）槍（qiāng）鑽進（jìn）行此深孔（kǒng）的加工。

槍鑽由硬質合（hé）金鑽尖（jiān）、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開（kāi）有油孔，以（yǐ）加強鑽（zuàn）頭冷卻潤滑和（hé）使切屑順利排出，並（bìng）選擇韌性和抗振（zhèn）性均較（jiào）佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一般選（xuǎn）用（yòng）40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空（kōng）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（zuàn）尖偏離（lí）軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可（kě）使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之（zhī）較易排出。

2.設備

槍鑽是用（yòng）來鑽削回轉工件（jiàn）中心上的（de）孔（kǒng），加工時，通（tōng）常是（shì）工件旋轉，鑽頭（tóu）作直線進給，較適用於加工中心及配備高壓冷卻係統的車床（chuáng）與（yǔ）立式機床、刀具或工件旋轉場（chǎng）合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公司（sī）現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既可（kě）實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍（qiāng）鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍（qiāng）鑽引導孔加工

槍鑽屬於非（fēi）平衡鑽頭，不平（píng）衡的槽形意味著切削力不（bú）平衡。

為了減（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切削力（lì），需要靠導套或引導孔分擔（dān）。

典型（xíng）的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而（ér）本例所選的車銑加工中心不是槍鑽（zuàn）專用機床，沒有配備導套，且沒（méi）有夾具，無（wú）法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的（de）方式來平衡槍鑽（zuàn）切削力。通過（guò）大量實驗數據得出：

槍鑽引導（dǎo）孔的深（shēn）度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直徑大0.004～0.012mm較合適（shì）。

4.工藝（yì）試驗與（yǔ）分（fèn）析

深孔加工工序草圖如圖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→鑽深孔的順序進（jìn）行零件的深孔加工。

鑽導（dǎo）向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切削（xuē）參數進行試驗（yàn）加工;鑽深孔時，我們選擇（zé）了伊斯卡（kǎ）的槍鑽，以不同（tóng）的加工方法和（hé）不同的切削參數進行了多個孔（kǒng）的鑽削試驗。

(1)引導孔加（jiā）工（gōng）。

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

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

經試驗，兩種刀具（jù）的加工質量相似。因為此零件的批量小且加工（gōng）件（jiàn）數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭（tóu）。

(2)深孔（kǒng）加工。

深（shēn）孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗（yàn）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（de）方法進行深孔加工;

另一（yī）種是（shì）以較低轉（zhuǎn）數和進給（gěi）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方法。

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

因此，在（zài）保證足夠冷卻壓力的情（qíng）況下，選擇第（dì）二種加工方（fāng）法進（jìn）行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低（dī）進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順利完（wán）成第4件和第（dì）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（qíng）況下（xià），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（qiāng）鑽能（néng）解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔加工（gōng）問題，可（kě）鑽出一（yī）個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所（suǒ）有因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後（hòu），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（shì）一個高質（zhì）量的槍鑽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，同時在高壓內（nèi）冷和（hé）導向滿足的情況下也（yě）適（shì）用於車銑複合加工中心和數控（kòng）車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。