​CNC數（shù）控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深（shēn）孔是（shì）指（zhǐ）孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機（jī）械加工中的一（yī）道難（nán）題，尤其是大（dà）深徑比的深孔（kǒng）加工（gōng），難點在於刀（dāo）具細長，剛性差、強度（dù）低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐（zhuī）形或孔偏斜等（děng）現象，從（cóng）而達不到質量要求。

航（háng）空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（gèng）增加了此零件的加工難度，為了加工出（chū）合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀（dāo）具。筆者經過試件的試切加工（gōng），選擇合（hé）適的加工參數（shù），最終確定了合（hé）理（lǐ）的加工方法。

一、零件簡介

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

這類（lèi）高溫合金孔加工（gōng）相對於一（yī）般鋼材切削加工，刀具壽命要（yào）低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床（chuáng）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（pái）出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

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

④高溫合金孔加工中，刀具磨（mó）損比加工（gōng）普通鋼材（cái）快得多，且需要切削性能（néng）更（gèng）好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此（cǐ）深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零（líng）件的（de）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（fāng）式，需加長麻花（huā）鑽，而且要斷（duàn）屑加（jiā）工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加（jiā）工（gōng）效率低、操作者勞動強度大（dà）、質量難以保證，而且（qiě）很容易引（yǐn）起堵屑或折斷鑽（zuàn）頭（tóu），造成更大的加工困（kùn）難，因此刀（dāo）具最好選擇深孔加工專用刀（dāo）具（jù）。

設（shè）備的選用考慮（lǜ）到本公司產品類型多，深孔加工產（chǎn）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.刀具的選（xuǎn）擇

深孔加工的刀（dāo）具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹（gàn）式（shì）深孔加工係統等類（lèi）型。

噴（pēn）吸鑽適用於經（jīng）改裝的車床、臥式（shì）加工中心，易加工工件材料（liào）;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不（bú）適（shì）合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深（shēn）孔加工係統主要（yào）是利用壓縮空氣（qì）進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進行（háng）潤滑，需專用的加（jiā）工設備。

而槍（qiāng）鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵（miàn）粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深（shēn）孔。

經對上述幾種深孔加工（gōng）刀（dāo）具的對比及本廠的實際情況，研（yán）究決定采用槍鑽進行此深孔的加（jiā）工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍（qiāng）鑽鑽尖上（shàng）開有油孔，以加強鑽（zuàn）頭冷卻潤滑（huá）和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振（zhèn）性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或（huò）TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性（xìng）;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

其原理是高壓油由鑽杆後（hòu）部中（zhōng）孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨（suí）切削液由V型槽與工件孔（kǒng）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，鑽孔（kǒng）時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍（qiāng）鑽是用來（lái）鑽削回轉工件中心（xīn）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壓冷卻係統（tǒng）的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場（chǎng）合。

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

3.槍鑽引導孔加（jiā）工

槍鑽（zuàn）屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少（shǎo）鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導（dǎo）套或引導孔分擔。

典（diǎn）型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套（tào），而本例（lì）所選的車銑加（jiā）工中（zhōng）心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套（tào），且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔（kǒng）的方式來（lái）平衡槍鑽切削力。通（tōng）過大量實驗數（shù）據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深（shēn）孔加工工序草圖如圖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（kǒng）→鑽深孔的順序進行零件的深（shēn）孔加工。

鑽（zuàn）導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試（shì）驗加工;鑽深孔（kǒng）時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工（gōng）方（fāng）法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽引（yǐn）導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧（gù）了刀具成本問題，分別選擇進（jìn）口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽（zuàn）頭進行（háng）了試切加工。

經過多（duō）個（gè）孔的（de）試驗加（jiā）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，進給率為50mm/min，而且較耐磨（mó）損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進（jìn）給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口（kǒu）刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質（zhì）量相似。因為此零（líng）件的批量小（xiǎo）且加工件數少，在滿足加工質量的前（qián）提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

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（rù）導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的方法進（jìn）行深孔加工;

另一（yī）種是以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和（hé）G0的速度快速退出（chū）深孔的（de）加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方（fāng）法加工效率（lǜ）低且零件表麵質量差，而第（dì）二種加工方法，加工效率高且質量較（jiào）好（hǎo）。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情（qíng）況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試（shì）驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零（líng）件（jiàn）時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完成第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。

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

在某些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能（néng）解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出（chū）一（yī）個直線度高（gāo）、表（biǎo）麵粗糙度好的孔。

而且（qiě）在固定所有因素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給速度和冷卻液壓力後，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，隻要是一個高質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（yú）專用槍鑽機床，同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（kòng）車床，經濟（jì）適用性強，有一定的推廣價值。