CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

文章出處：行（háng）業動態責任編輯：東莞（wǎn）市蘑菇视频app五（wǔ）金（jīn）機械（xiè）有限公司（sī）發表時間：2021-12-27

什麽（me）叫深孔?

深孔是指孔深與孔（kǒng）徑比L/d≥5的孔，深孔加工是（shì）機械加工中的一（yī）道難題，尤其（qí）是（shì）大深徑比的深孔加工，難點在於刀（dāo）具細長，剛性差（chà）、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（xiàn）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（jìng）為Ф6mm，孔深為（wéi）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（dù），為了加工出合格孔，需製定合理的加工方（fāng）案，選（xuǎn）擇合（hé）適的加工設備和刀具。筆者經過試件（jiàn）的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合（hé）理的加工方法（fǎ）。

一、零件簡介

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

這類高溫合金孔（kǒng）加工相（xiàng）對於一般鋼材切（qiē）削加工，刀（dāo）具壽命要低50%以上，且加工效率低（dī），成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機床功率大;

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

③用普通的（de）鑽削方法難以保證高（gāo）溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工（gōng）中，刀（dāo）具磨損比加工（gōng）普通鋼材（cái）快得多，且需要切（qiē）削性能更好的刀具材料。

為了解決以（yǐ）上加工難點，加（jiā）工（gōng）此深孔時，必須選擇合適的加工設備和（hé）刀具，保證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝（yì）設計和分析

零件（jiàn）深孔加工（gōng）選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加（jiā）工（gōng）精度低、表麵（miàn）粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度（dù）大、質量難（nán）以保證，而且很（hěn）容易引起堵屑或折斷鑽（zuàn）頭，造成更大的加工困難，因此刀具（jù）最（zuì）好（hǎo）選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司（sī）產品類（lèi）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（shēn）孔加工專用機床，為了更好地保證（zhèng）深孔精度（dù）要求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿（mǎn）足（zú）深孔加工的技術要（yào）求。

1.刀具的選擇

深孔加工（gōng）的刀具（jù）有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式（shì）深（shēn）孔加工係（xì）統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工（gōng）件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質（zhì）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）統主要是（shì）利用壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削（xuē）液進行潤滑，需專用的加工設備。

而槍鑽適（shì）用於加工Ф2～Ф20mm、長徑（jìng）比（bǐ）L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深（shēn）孔。

經對上述幾種深孔加工刀（dāo）具的對比及本廠的（de）實際情（qíng）況，研究決定采用槍鑽（zuàn）進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質（zhì）合（hé）金（jīn）鑽（zuàn）尖、鑽杆和刀柄三（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（pái）出（chū），並選擇韌性和（hé）抗振性均較佳的硬（yìng）質合金作為基體，表（biǎo）麵可塗TiC或TiN，以提高（gāo）鑽（zuàn）頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選（xuǎn）用（yòng）40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液（yè）由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑（xiè）。

此類（lèi）深孔鑽（zuàn）前角一（yī）般為0°，以便製造。它（tā）無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成（chéng）小圓錐（zhuī），可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，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（cháng）是工件旋（xuán）轉，鑽頭作直線進給，較適用（yòng）於加工中心及配備高壓冷卻（què）係統的車（chē）床與立式（shì）機床、刀具或工件（jiàn）旋轉（zhuǎn）場合。

綜合考慮槍鑽加工（gōng）的應用場合及公司現有設備情（qíng）況，在此零件加工時，筆者選（xuǎn）擇了車銑複合加工中心，此設備既可（kě）實現零件（jiàn）旋轉，又配（pèi）備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍（qiāng）鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形（xíng）意味著切削力（lì）不平（píng）衡（héng）。

為了減少鑽頭周邊的（de）徑向切削力，需（xū）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（gōng）中心不是槍鑽專用機床，沒有配（pèi）備導套，且沒有夾具（jù），無法（fǎ）設計導（dǎo）套。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍鑽切（qiē）削力。通過大（dà）量實驗數（shù）據得出：

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

4.工藝試（shì）驗與分析

深孔（kǒng）加（jiā）工（gōng）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→鑽深孔（kǒng）的順序進行零件的（de）深孔加工。

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

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了（le）刀具成本（běn）問題（tí），分別選擇進口的（de）伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平（píng）合金鑽頭進行了試切加工。

經（jīng）過多個孔（kǒng）的試驗加工，發現進口刀（dāo）具切（qiē）削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀具的（de）切削參數偏低（dī），轉速（sù）為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種刀（dāo）具的加工質量相似。因（yīn）為此零（líng）件的批量（liàng）小且加工件數（shù）少，在滿足加工質量的前提（tí）下，我們選擇了費用較（jiào）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（jiā）工方案進行（háng）試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深（shēn）孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的（de）方法（fǎ）進行深孔加工;

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

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（dì）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（dì）二種加工方（fāng）法進行了（le）刀具壽命試驗。

試驗過程（chéng）中發現，1把槍鑽（zuàn）加工到第4件零件時，加工聲音異常，於（yú）是調低進給倍率為90%，繼續（xù）加工，可順利完成第4件和第5件的加工（gōng），但（dàn）加工（gōng）到第6件時，加工到孔深78mm時（shí），鑽頭折斷。