CNC數控（kòng）機床深孔加工要訣

什（shí）麽叫深孔?

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

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為（wéi）Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的（de）深徑比更增加了（le）此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理（lǐ）的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的（de）加（jiā）工參數，最終確定了（le）合理的加工方法。

一、零（líng）件簡介（jiè）

某噴嘴類零件，總長為（wéi）105mm，杆部內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深（shēn）孔加工的零件，其（qí）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，刀具壽命要（yào）低50%以上（shàng），且加（jiā）工效（xiào）率低，成本高。高溫合金孔加工主要（yào）難點是：

①切削力大，消（xiāo）耗機床功率大;

②孔加工是半（bàn）封閉的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時（shí）排出，遠離刀（dāo）尖，刀具磨（mó）損更為（wéi）劇烈;

③用普通的鑽削方（fāng）法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高（gāo）溫合金孔加（jiā）工（gōng）中，刀（dāo）具磨損比加工普（pǔ）通鋼材快得多，且需要（yào）切削性能（néng）更好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證（zhèng）零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝（yì）設計（jì）和分析（xī）

零件深孔加工選用常（cháng）規的鑽削方式，需（xū）加長（zhǎng）麻花鑽，而且要斷屑（xiè）加工，不僅加工精（jīng）度（dù）低、表麵粗糙度差,加（jiā）工效率低、操作者勞（láo）動強度大（dà）、質量難以保證，而且很容易（yì）引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此（cǐ）刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的（de）選用考慮（lǜ）到本公司產品類型多（duō），深孔（kǒng）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（kǒng）加工的技術要求。

1.刀具的（de）選擇

深孔加工的刀具有多種，如（rú）槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽（zuàn）和亞幹式（shì）深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經（jīng）改裝（zhuāng）的車床、臥式加工中心，易加（jiā）工工件材料;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑（jìng）不適合（hé）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;

而亞幹式深孔加工係（xì）統（tǒng）主要是（shì）利用壓縮空氣（qì）進行排屑和冷卻，使用（yòng）霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

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

經對上述幾（jǐ）種深孔加工刀具的對比及（jí）本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行（háng）此深孔的加工（gōng）。

槍（qiāng）鑽（zuàn）由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

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

其原理是高壓油由鑽杆後部中孔（kǒng）注入（rù），經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液（yè）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（jiān）偏離（lí）軸線，鑽孔時鑽尖前方形成（chéng）小圓（yuán）錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備（bèi）

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（zuò）直線進給，較適用於（yú）加工中心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具（jù）或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加（jiā）工的應用場合（hé）及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設（shè）備既可實現零件旋轉，又配（pèi）備高壓內（nèi）冷係統，滿足槍鑽（zuàn）的應用場合。可以進行（háng）鑽孔加工。

3.槍鑽（zuàn）引導孔加（jiā）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（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切削力，需（xū）要靠導（dǎo）套或引導孔分擔。

典型的槍（qiāng）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（qiāng）鑽專用機床，沒有配備導（dǎo）套，且沒有夾具（jù），無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡（héng）槍鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導（dǎo）孔的深度應為（wéi）1～2倍（bèi）槍鑽（zuàn）直徑，直徑（jìng）應（yīng）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（suǒ）示，由圖可（kě）知，用軟三爪裝夾（jiá），以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔（kǒng）→鑽深（shēn）孔（kǒng）的順序進行零件的深孔加（jiā）工。

鑽導向孔時，以不同廠（chǎng）家的鑽頭按不同切削參數進（jìn）行（háng）試驗加工（gōng）;鑽深（shēn）孔時，我們選擇了伊（yī）斯卡的槍鑽，以不同的（de）加工方法和不同的（de）切（qiē）削參數進行（háng）了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽（zuàn）引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀（dāo）具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和（hé）國（guó）產的四平合金鑽頭進行了試切加（jiā）工。

經過多個孔（kǒng）的試驗加工（gōng），發現進口刀具（jù）切削參（cān）數比國產刀具要高許多（duō），轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國（guó）產（chǎn）刀具的切削參數偏低，轉速為（wéi）600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具，費用同樣遠（yuǎn）遠低於進口刀具的費用。

經試（shì）驗，兩種刀（dāo）具的加工質（zhì）量（liàng）相似。因（yīn）為此零件的批量小且加工件數少，在滿（mǎn）足加工質量的前（qián）提（tí）下，我們選擇了費（fèi）用較低的（de）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（yī）種是進入導向孔（kǒng）和退出深孔時（shí），均采取小於鑽削時轉數和進（jìn）給率的方法進（jìn）行深孔加工;

另一種是以較低（dī）轉數和進給率反轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退（tuì）出（chū）深孔的加工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工效率低且零件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效（xiào）率高且質量（liàng）較好。

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

試驗過程中發現（xiàn），1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異常（cháng），於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順利完（wán）成（chéng）第4件和第（dì）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解決的深孔和（hé）高精（jīng）度（dù）孔加工問題，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，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序（xù）便成為（wéi）一個簡易的“標（biāo）準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個（gè）高質量的槍鑽便可在生產過程中提供（gòng）一致的表現。

它不（bú）僅（jǐn）適（shì）用於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加工（gōng）中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推（tuī）廣價值。