​CNC數控機床（chuáng）深孔（kǒng）加（jiā）工要訣

什（shí）麽叫深孔?

深（shēn）孔是指孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔，深（shēn）孔加工是機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，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易（yì），經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏（piān）斜（xié）等現象，從而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑（jìng）比更增（zēng）加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合（hé）適的加工設備和刀具。筆者經過試（shì）件的試切加工，選擇合適的加工參數（shù），最終確定了合理的加工方法。

一、零（líng）件簡（jiǎn）介

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

這類高溫合金孔（kǒng）加工相對於一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命（mìng）要低50%以上，且加工效率低，成本（běn）高。高溫合（hé）金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔（kǒng）加工是半封閉的切削，產生的高（gāo）切削熱和切屑難以及時（shí）排（pái）出，遠離刀尖，刀（dāo）具磨損更（gèng）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要求。

④高（gāo）溫合金孔加工（gōng）中（zhōng），刀具磨（mó）損比加工普通鋼材快得多，且需要（yào）切削性能更好的刀（dāo）具材料。

為了解決以上加工難點，加（jiā）工此深孔時（shí），必須（xū）選（xuǎn）擇合適的加工設備（bèi）和刀（dāo）具，保證零件的加（jiā）工精度。

二（èr）、加（jiā）工工藝設計和分析

零件深孔（kǒng）加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表（biǎo）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，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（hǎo）選擇深孔加工（gōng）專用刀具。

設（shè）備的選用考慮到本公（gōng）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（chuáng），為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇（zé）合適的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（de）刀具有多種，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（pēn）吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材（cái）料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小（xiǎo）孔（kǒng）;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

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

而槍鑽適用於（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（zhǒng）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、鑽杆和刀（dāo）柄三（sān）部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌（rèn）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;鑽杆一般選用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由（yóu）V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時（shí）鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）段，使（shǐ）之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給，較適用於加工中心及（jí）配備高壓冷卻係統的車床與立（lì）式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆（bǐ）者選擇了車銑（xǐ）複合（hé）加（jiā）工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係（xì）統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽（zuàn）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（xiàng）切削力（lì），需要靠（kào）導套或引導孔分擔。

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槍鑽專用（yòng）機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方（fāng）式（shì）來平（píng）衡槍（qiāng）鑽切削力。通過大量實驗數據（jù）得出：

槍（qiāng）鑽引導孔的深（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。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由（yóu）圖可知（zhī），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（háng）零件的深孔加工。

鑽導向（xiàng）孔時，以不同廠家的鑽頭按（àn）不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我（wǒ）們選擇了伊斯卡的（de）槍鑽，以不同的加工方法和不同的切削參數進行（háng）了多個孔的鑽削試驗（yàn）。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔（kǒng）時，在滿足（zú）槍鑽引（yǐn）導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具（jù）成本（běn）問（wèn）題，分別選擇進口的伊斯卡中空內（nèi）冷合（hé）金鑽（zuàn）頭和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（jiào）耐磨損，但費用較（jiào）高（gāo）;國產刀具的切（qiē）削（xuē）參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅（jǐn）為20mm/min，加工效（xiào）率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進（jìn）口刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似（sì）。因為此零件的批量小且加工件數少（shǎo），在滿足加工質量的前提（tí）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（le）兩種加工方案（àn）進（jìn）行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深孔時，均采取小（xiǎo）於鑽削時轉數和進給率的方法進（jìn）行深孔加工（gōng）;

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

經過試驗加工發（fā）現：第一種加工方法加工效率低且零（líng）件（jiàn）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，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二種加工（gōng）方法進行了刀具壽命試（shì）驗。

試驗過程（chéng）中發現，1把（bǎ）槍（qiāng）鑽加工到第4件零（líng）件時，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（hé）第5件的加工，但加工到第6件（jiàn）時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過（guò）試驗，在調（diào）低進給（gěi）倍率的情況（kuàng）下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防（fáng）止（zhǐ）鑽頭折斷。

在某些加工範（fàn）圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解（jiě）決的深孔和高（gāo）精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗（cū）糙度（dù）好的孔。

而且在固定所（suǒ）有因素（sù），如主軸轉速、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（zhǔn）”工序，不受操作員技術的影響，隻要是（shì）一個高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用（yòng）於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓內冷和導向滿足的（de）情（qíng）況下也適用於車銑複合加工中心和數控車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推（tuī）廣（guǎng）價值。