​CNC數控（kòng）機床（chuáng）深孔加工要訣

什（shí）麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差（chà）、強度低，易引起（qǐ）刀（dāo）具偏斜，且散熱困難，排屑不易（yì），經常產生直徑變大、出現錐形或孔（kǒng）偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空發動（dòng）機某噴嘴類零件，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度，為了加工出合格孔，需製定合理的（de）加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆（bǐ）者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參（cān）數，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴（pēn）嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為（wéi）2mm，表麵（miàn）粗（cū）糙度為Ra3.2μm，深徑比（bǐ）為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加（jiā）工的（de）GH4169。

這類高溫合金（jīn）孔加工相對（duì）於一般鋼（gāng）材切削（xuē）加（jiā）工，刀具壽命要低50%以（yǐ）上，且（qiě）加工效率低，成本高。高（gāo）溫合金孔加（jiā）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（yǐ）及時排出（chū），遠離刀尖，刀具磨損更（gèng）為劇烈;

③用（yòng）普通（tōng）的鑽削方法難以保證高溫合金孔（kǒng）的（de）精度要求。

④高溫合金孔加工中，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（shàng）加工難（nán）點，加工此深孔時，必須選擇合適的（de）加工設備和刀具，保證（zhèng）零件的加工精度。

二（èr）、加工（gōng）工（gōng）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（xiè）加（jiā）工，不僅（jǐn）加（jiā）工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強（qiáng）度大、質量難以保（bǎo）證，而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。

設備的選用考慮到本公司產品（pǐn）類型多，深孔加工產（chǎn）品結構差異大，且生產批（pī）量較小（xiǎo），不可能購置深孔（kǒng）加工專（zhuān）用機（jī）床，為了更好地保證深孔（kǒng）精度要求，結合工廠實際，選（xuǎn）擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀（dāo）具的（de）選擇

深孔加工（gōng）的刀具（jù）有多（duō）種，如槍（qiāng）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深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽（zuàn）加工Ф6mm的小孔;硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽一般最小鑽削直（zhí）徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要（yào）是利（lì）用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧（wù）化切（qiē）削液進行潤滑，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（de）深孔。

經對上述幾種深孔加工刀具的對比及本廠的實際情況，研究決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（hé）刀柄三部分組（zǔ）成。

槍鑽鑽尖上（shàng）開有油孔，以（yǐ）加強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的（de）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（yóu）鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切（qiē）削區後迫使切屑隨切（qiē）削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁（bì）間空間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽（zuàn）孔時（shí）鑽（zuàn）尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽（zuàn）尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽（zuàn）是用來鑽（zuàn）削回轉工件中（zhōng）心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作（zuò）直線進給，較適用於（yú）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（chǎng）合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公（gōng）司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車（chē）銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配（pèi）備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽引（yǐn）導孔加（jiā）工

槍鑽屬於非平衡鑽頭（tóu），不平衡的槽形（xíng）意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周（zhōu）邊的徑向切（qiē）削力，需要靠導套或引導孔分（fèn）擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套（tào），而本例（lì）所選的車銑（xǐ）加工中心不（bú）是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因（yīn）此，筆者考慮用鑽削引導孔的方（fāng）式來平衡槍鑽切削（xuē）力。通過（guò）大量實驗數據得（dé）出（chū）：

槍鑽引導孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔（kǒng）加工工序草圖（tú）如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的（de）順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不同（tóng）的加工方法和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，筆者也兼顧了刀具（jù）成本問題，分別選擇進（jìn）口的伊斯卡中（zhōng）空內冷合金（jīn）鑽頭和（hé）國產的四平合金鑽頭進行了試（shì）切（qiē）加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口（kǒu）刀具切削參數比（bǐ）國（guó）產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給（gěi）率為（wéi）50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高（gāo）;國產刀具的切削參數（shù）偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）工效率遠低於進（jìn）口刀具，費（fèi）用同樣遠遠低於進口刀具（jù）的費用。

經試驗，兩種刀具的加（jiā）工質量相似。因為此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的（de）前提（tí）下（xià），我們選擇（zé）了費（fèi）用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采（cǎi）用了（le）兩種（zhǒng）加工方案進行試驗（yàn）加工：

一（yī）種是進入導向孔和退出深（shēn）孔時，均采（cǎi）取小於鑽削時轉數和進給率的方法進行深孔加工;

另一種是以較低轉數（shù）和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速（sù）退出深孔的（de）加工方（fāng）法。

經過試驗加工（gōng）發現：第一種加工方法加工效（xiào）率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效（xiào）率高且（qiě）質（zhì）量較（jiào）好。

因此，在保證足夠冷卻壓力（lì）的情況下，選擇（zé）第（dì）二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把（bǎ）槍鑽加工到（dào）第4件零件時，加（jiā）工聲音異常，於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加工（gōng）到第6件時，加工（gōng）到孔深（shēn）78mm時，鑽（zuàn）頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多（duō）加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

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（gōng）問題，可鑽出一個（gè）直（zhí）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（sù）度和冷卻液壓力後（hòu），深孔鑽這個工序便成（chéng）為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一（yī）個高質量的槍鑽（zuàn）便可在生產過程中提供一致（zhì）的表現。

它不僅適用（yòng）於專用槍鑽機床（chuáng），同時在高壓內冷和導向滿足的情（qíng）況（kuàng）下（xià）也適用於車銑（xǐ）複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。