​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔（kǒng）深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的（de）孔，深孔加工是（shì）機（jī）械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易（yì）引起刀具偏斜，且散熱困難，排（pái）屑不（bú）易，經常產生直徑變大、出現錐形或（huò）孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航（háng）空發動機（jī）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（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（jiā）工方案，選擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的（de）試（shì）切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件（jiàn），總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表（biǎo）麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這（zhè）類高溫（wēn）合金孔加（jiā）工相對於一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命要低（dī）50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金（jīn）孔加工主要難（nán）點是：

①切（qiē）削力大，消耗機（jī）床功（gōng）率大;

②孔加工是半封閉的切削，產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用普通的鑽（zuàn）削方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

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

為了解（jiě）決以上（shàng）加工難點，加工（gōng）此深孔時，必須選擇合適的加（jiā）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（xī）

零件深孔加（jiā）工選用常規的鑽削（xuē）方（fāng）式，需加長麻（má）花鑽，而且要斷屑加工，不（bú）僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強（qiáng）度大、質量難以保證（zhèng），而（ér）且很容易引起堵屑或折斷（duàn）鑽頭（tóu），造成（chéng）更大的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本（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，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好（hǎo）地保證深孔（kǒng）精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來（lái）滿足深孔（kǒng）加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀（dāo）具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質（zhì）合金可轉位深（shēn）孔鑽、內排屑深孔鑽（zuàn）和亞幹式深孔加工係統等類（lèi）型。

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

而亞（yà）幹式深孔加工係統主要是利用壓縮（suō）空氣進行排屑和冷（lěng）卻，使用霧化切削液進行潤（rùn）滑，需專用（yòng）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（cāo）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對比及本（běn）廠的實際情況，研究決定采用槍（qiāng）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成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭（tóu）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合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高（gāo）鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一（yī）般選用40Cr無（wú）縫鋼管。

其原理（lǐ）是（shì）高壓油（yóu）由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫（pò）使切屑隨切削液由V型（xíng）槽與工件孔壁（bì）間（jiān）空間排出，故稱外（wài）排屑（xiè）。

此類深孔鑽前角一（yī）般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔（kǒng）時鑽尖前方（fāng）形（xíng）成小圓錐，可使切屑在（zài）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（huí）轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及配備高（gāo）壓（yā）冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應（yīng）用場（chǎng）合及公司現有設備情（qíng）況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高（gāo）壓內冷係統，滿（mǎn）足槍鑽的應用場合。可以進（jìn）行鑽孔加工。

3.槍（qiāng）鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意（yì）味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導（dǎo）套或引導孔分（fèn）擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是（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（lǜ）用鑽削引導孔（kǒng）的方式來平衡槍鑽（zuàn）切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍（bèi）槍鑽直徑（jìng），直徑（jìng）應比槍鑽鑽頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如（rú）圖3所示，由圖可知，用軟三爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽（zuàn）導（dǎo）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（bú）同（tóng）的加工方法和不同（tóng）的切削參（cān）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（zuàn）引導作用（yòng）的前提下，筆者也兼顧了刀具（jù）成本問題，分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試（shì）切（qiē）加工。

經過（guò）多個（gè）孔的試驗加工，發現進口（kǒu）刀具（jù）切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率（lǜ）為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產（chǎn）刀具的切（qiē）削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效（xiào）率遠（yuǎn）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（liǎng）種刀具的加工質量相似。因為此零（líng）件的批量小且加工件（jiàn）數少，在滿足加（jiā）工質量的前提下，我們選擇了費（fèi）用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深（shēn）孔加工（gōng）我們采用了兩種加工（gōng）方（fāng）案進行試驗加工：

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（hé）進（jìn）給率的方法進行深孔加工;

另一（yī）種是以較（jiào）低轉數和進給率反轉（zhuǎn）進入導向孔，以零轉數和（hé）G0的速度快速退出深（shēn）孔的加工方法。

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

因此，在保證足（zú）夠冷卻（què）壓力的情況（kuàng）下，選擇第二種加工方法進（jìn）行了刀具壽（shòu）命試（shì）驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲音異常，於是調（diào）低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成（chéng）第（dì）4件和第5件的加工，但加（jiā）工到第6件時（shí），加工到（dào）孔（kǒng）深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進給倍率的情況（kuàng）下（xià），1把槍鑽最多加工5件零件，可（kě）防止鑽（zuàn）頭（tóu）折斷。

在某些（xiē）加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精（jīng）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（qiě）在固定所有因素，如主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速、進（jìn）給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔鑽這個工序（xù）便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高（gāo）質量的（de）槍鑽便（biàn）可在生產過程中提（tí）供一致的表（biǎo）現。

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