CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑（jìng）比L/d≥5的孔，深孔（kǒng）加工是機械加工中的一道難題，尤（yóu）其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細（xì）長，剛性差（chà）、強度低，易引（yǐn）起（qǐ）刀具偏斜，且（qiě）散熱困難，排屑不易，經常（cháng）產（chǎn）生直徑變大、出現錐形或孔偏（piān）斜等（děng）現象，從而達不到質量（liàng）要求。

航空發動機某噴嘴（zuǐ）類零件，孔（kǒng）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（cǐ）零（líng）件的加工難（nán）度，為了加工出合格孔（kǒng），需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者（zhě）經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理（lǐ）的加工方法。

一、零件簡（jiǎn）介

某噴嘴類零件，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，屬於深孔加工的零件，其材料為（wéi）難加工的GH4169。

這類高溫合金（jīn）孔加工相對於一般鋼（gāng）材切削加工，刀具壽命要低50%以上，且加工效率低（dī），成本高。高溫合金（jīn）孔加（jiā）工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封（fēng）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（dāo）具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難（nán）以保證高溫合金孔的精度（dù）要求（qiú）。

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。

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選擇合（hé）適（shì）的加工設（shè）備和刀具，保證零件（jiàn）的加工（gōng）精度。

二（èr）、加工工藝設（shè）計和分析

零件深孔加（jiā）工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑（xiè）加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操（cāo）作（zuò）者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引（yǐn）起堵屑或折（shé）斷鑽頭，造成更（gèng）大的加工困難（nán），因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工（gōng）產品（pǐn）結構差異大，且生產批量較小，不可能購（gòu）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（bèi）來（lái）滿足深孔加工的（de）技術要（yào）求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如（rú）槍鑽、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深（shēn）孔鑽和亞幹式深孔（kǒng）加工係統（tǒng）等類型。

噴吸鑽（zuàn）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、內排屑深孔鑽的鑽（zuàn）孔直徑不適（shì）合鑽加工Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

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

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

經對上述幾種深孔（kǒng）加工刀具的對比及本廠（chǎng）的實（shí）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、鑽杆和刀柄三部分組成。

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

其原理是高壓油（yóu）由鑽杆（gǎn）後部中孔（kǒng）注入，經（jīng）腰形（xíng）孔到達（dá）切削（xuē）區後迫使切屑（xiè）隨切削（xuē）液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外（wài）排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以（yǐ）便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖（jiān）前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離（lí）為兩段，使之較（jiào）易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削（xuē）回（huí）轉工件中（zhōng）心（xīn）上的（de）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（què）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（zuàn）加工的應用場合及公司現有（yǒu）設備情況，在此（cǐ）零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工（gōng）中心，此設（shè）備既可實現零件旋轉，又（yòu）配備高壓（yā）內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。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，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔（kǒng）分擔。

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

因（yīn）此，筆者考（kǎo）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（dǎo）孔的深度（dù）應為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑，直徑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（jiā）工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟（ruǎn）三（sān）爪（zhǎo）裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深孔加工。

鑽（zuàn）導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按（àn）不同切削參數進行（háng）試驗加（jiā）工;鑽深孔時，我們選擇了（le）伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削（xuē）參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍（qiāng）鑽引導作用的前（qián）提下（xià），筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊（yī）斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加（jiā）工。

經過多個孔的試驗加工（gōng），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，而且較耐磨損，但費用（yòng）較高（gāo）;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率（lǜ）僅為20mm/min，加工效率遠低於（yú）進口刀具，費用（yòng）同樣遠遠低於進口刀具的（de）費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的（de）加工質量相似。因為此零件的批量小且（qiě）加工件數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費（fèi）用較低的四平合金鑽（zuàn）頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采用（yòng）了（le）兩種加工方（fāng）案進行試（shì）驗加（jiā）工：

一種是進入導向孔和（hé）退出深孔時，均（jun1）采（cǎi）取小於鑽削時轉數和進給率的方法進行深孔加（jiā）工;

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入導向孔，以（yǐ）零轉數和G0的速度快速退出深（shēn）孔的加工方法。

經過（guò）試驗加工發（fā）現：第一種加工方法加工效率（lǜ）低且零件（jiàn）表麵（miàn）質量差，而第二種加工方法（fǎ），加（jiā）工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力（lì）的（de）情況下，選擇第二種加工方法進行（háng）了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加（jiā）工聲音異常，於是調低進（jìn）給倍率（lǜ）為90%，繼續加工，可順利完成（chéng）第4件和第5件的加工（gōng），但加（jiā）工到第（dì）6件時，加（jiā）工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

在（zài）某些加工範圍內，槍鑽（zuàn）能解決麻花鑽不（bú）能解決的深孔和（hé）高精度孔（kǒng）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（rú）主（zhǔ）軸轉（zhuǎn）速（sù）、進給速度和（hé）冷卻（què）液壓力後，深孔鑽這個工序便（biàn）成為一個簡易（yì）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（yī）致（zhì）的表現（xiàn）。

它不（bú）僅適用（yòng）於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和導向滿（mǎn）足的情況下也適用（yòng）於車銑複合加（jiā）工中心和數控車床，經（jīng）濟適用性強，有一定的推廣價值。