​CNC數控機床深孔加（jiā）工要（yào）訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深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（diǎn）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，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

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

一、零件簡介

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

這類高溫合金（jīn）孔加（jiā）工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要（yào）低50%以上（shàng），且加工效率低，成本（běn）高。高溫合金孔加（jiā）工主要難（nán）點是：

①切（qiē）削（xuē）力（lì）大，消耗機床功率大（dà）;

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

③用普通的鑽削方法難（nán）以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合（hé）金孔加（jiā）工中，刀（dāo）具磨損比加工普通鋼材快得多，且需（xū）要切削性能更好的刀具材料。

為了解（jiě）決以上加（jiā）工難點，加工此深孔時，必（bì）須選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具，保（bǎo）證（zhèng）零件的加工精度。

二、加工工藝（yì）設計和分析

零（líng）件深孔加工選用常規的鑽（zuàn）削方式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工（gōng），不僅加工精（jīng）度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而（ér）且很容易引（yǐn）起（qǐ）堵屑（xiè）或折（shé）斷鑽頭，造成更大（dà）的（de）加工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設（shè）備的選用考慮到（dào）本公司產品類型多，深（shēn）孔（kǒng）加工產（chǎn）品結構差異大，且生（shēng）產批量較小，不可能購置深（shēn）孔加（jiā）工專用機床，為了（le）更好地保證深孔精度要求（qiú），結合工廠實際，選（xuǎn）擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多（duō）種，如槍鑽、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（gōng）係統等類型。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可（kě）轉位深孔鑽一般（bān）最小鑽削直徑為（wéi）Ф20mm;

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

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

經（jīng）對上述幾種深孔加工刀具的（de）對比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行（háng）此深孔的加工。

槍鑽由硬質（zhì）合金鑽（zuàn）尖、鑽杆和刀（dāo）柄三部分組成。

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，並選擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作為基體（tǐ），表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬（yìng）度和耐（nài）磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓（yā）油由鑽杆後部中孔注入，經（jīng）腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空（kōng）間排出，故稱外排屑。

此（cǐ）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（zuàn）孔時鑽尖前方形成（chéng）小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）段（duàn），使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心（xīn）上（shàng）的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較（jiào）適用於加工中心及配備高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件（jiàn）旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工（gōng）的應用場合及公司（sī）現有設（shè）備情況，在此零件（jiàn）加工時，筆者選擇了車銑複合加工中（zhōng）心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足（zú）槍鑽的應用場（chǎng）合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽引導孔（kǒng）加工（gōng）

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的（de）槽形意味著切削（xuē）力不平衡。

為了減少鑽（zuàn）頭周邊的徑（jìng）向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引（yǐn）導套，而本例所選的（de）車銑加工（gōng）中心不是槍鑽專用機床，沒（méi）有配備導套，且沒有夾具，無法設（shè）計導套。

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

槍鑽引導孔的（de）深度應為（wéi）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（xī）

深孔加工工（gōng）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→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深（shēn）孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的（de）槍（qiāng）鑽，以不同的（de）加工方法（fǎ）和不同的切削參數進行了多（duō）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（qián）提（tí）下，筆者（zhě）也兼顧了刀具成本問題，分別選擇（zé）進口的伊斯卡中空內冷合金鑽（zuàn）頭和國產的四平合（hé）金鑽頭（tóu）進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參（cān）數比（bǐ）國產刀具要（yào）高（gāo）許多，轉（zhuǎn）速（sù）可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產（chǎn）刀（dāo）具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）工效率遠低於進口刀具，費用（yòng）同樣遠遠低於（yú）進（jìn）口刀具的費用。

經試驗，兩種刀（dāo）具的加工質量相似。因為此零（líng）件的批量小且（qiě）加工件數（shù）少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔（kǒng）加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采（cǎi）取小於鑽削時轉數和進（jìn）給率的方法進行深孔加工;

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的速度（dù）快速退出深孔的加工方法。

經（jīng）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（gōng）方法，加工效率高且質量較好。

因此（cǐ），在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇第二（èr）種加工方（fāng）法進行（háng）了刀具壽命試驗。

試驗過程（chéng）中發現（xiàn），1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音異（yì）常，於（yú）是調低進給倍率為90%，繼續加工，可順利完（wán）成第4件和第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（duàn）。

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

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

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度（dù）和冷卻液壓力後，深孔鑽這個（gè）工序便成為一個簡（jiǎn）易的“標準”工序（xù），不受操作員技術的影響，隻要是一個高（gāo）質量的槍鑽便（biàn）可在生產過程中提供一致的表現（xiàn）。

它不僅適（shì）用於專用槍鑽機床（chuáng），同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用於（yú）車銑複合加工中心和（hé）數控車床，經濟適用（yòng）性強，有一定的推廣價值。