​CNC數控（kòng）機床深孔（kǒng）加工要訣

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（shì）機械加工中的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具（jù）細長，剛性差、強度低，易（yì）引起刀具偏斜，且散（sàn）熱（rè）困難，排屑（xiè）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（háng）空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深（shēn）徑比達17：1。超大（dà）的深（shēn）徑比更增加了此（cǐ）零件的加（jiā）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（de）加工設備和刀（dāo）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（líng）件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔（kǒng）為φ6+0.12mm，壁（bì）厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

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

①切削力大（dà），消耗（hào）機床功（gōng）率（lǜ）大（dà）;

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（jí）時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法（fǎ）難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工（gōng）中，刀（dāo）具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削性能（néng）更好的刀具（jù）材（cái）料。

為了解（jiě）決（jué）以上加工難（nán）點（diǎn），加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備（bèi）和刀具，保證（zhèng）零件的（de）加工精度。

二、加工工藝設（shè）計和分析

零件（jiàn）深孔加工選用常規（guī）的鑽削方式，需（xū）加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低、操作者勞（láo）動強（qiáng）度大、質量難（nán）以保證，而且很容（róng）易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深（shēn）孔加工專用刀具。

設（shè）備的選用考（kǎo）慮到（dào）本公司產（chǎn）品類（lèi）型多，深孔加（jiā）工產品結構差異大，且（qiě）生產批量較小，不可能購置深（shēn）孔（kǒng）加工（gōng）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（de）加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀（dāo）具的（de）選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽（zuàn）、噴吸鑽、套料鑽（zuàn）、硬（yìng）質（zhì）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。

噴吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料;套料鑽（zuàn）、內排屑深孔（kǒng）鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工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（ér）亞幹式（shì）深孔加工係（xì）統主要是利用壓縮（suō）空氣進行排（pái）屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤滑，需專（zhuān）用（yòng）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（dù）H7～H10級的深孔。

經對上述幾種深（shēn）孔加工刀具（jù）的對比及本廠的實際情況，研究決定（dìng）采用槍鑽進行此深孔的（de）加工。

槍（qiāng）鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖（jiān）上開有油（yóu）孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排（pái）出，並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬（yìng）度和耐（nài）磨性;鑽杆一（yī）般選用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

其（qí）原理是高壓油由鑽杆後部（bù）中孔（kǒng）注入，經腰形孔到（dào）達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深（shēn）孔鑽前角一般為0°，以（yǐ）便製造。它（tā）無橫刃（rèn），鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排（pái）出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回（huí）轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件（jiàn）旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給，較適用於（yú）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（kǎo）慮槍鑽（zuàn）加工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加（jiā）工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既（jì）可實現零件（jiàn）旋轉（zhuǎn），又配備高壓內冷（lěng）係統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以進行鑽（zuàn）孔加工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意（yì）味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切（qiē）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導套（tào），而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套（tào），且沒有夾具（jù），無法設計導套。

因（yīn）此，筆者（zhě）考慮（lǜ）用鑽削引導孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

槍鑽引導孔（kǒng）的深度應為1～2倍槍鑽直徑，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（gōng）工序草（cǎo）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（shēn）孔的（de）順（shùn）序進行零件的深孔加工。

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（le）伊斯卡的槍鑽，以不（bú）同的加工（gōng）方法和不同的（de）切削參數（shù）進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引（yǐn）導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題（tí），分別選擇進（jìn）口的伊斯卡中空內（nèi）冷合金鑽頭和國產的（de）四（sì）平合金鑽頭進行了試切加工（gōng）。

經過多個孔的試驗加工，發現（xiàn）進口刀具切削（xuē）參（cān）數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;國產刀（dāo）具的切削參數偏低，轉速為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（dāo）具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀具（jù）的加工質量相似。因為（wéi）此零件的批量小且加工件數少，在滿足加工（gōng）質量的前提下，我們選擇了（le）費用較（jiào）低的四平合金鑽頭。

(2)深孔（kǒng）加工。

深孔加工我（wǒ）們采用了兩種加工方案進行試（shì）驗加工：

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

另一種是以較低轉數和進給率反轉進入（rù）導（dǎo）向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方（fāng）法（fǎ）。

經過試驗加工發現（xiàn）：第（dì）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，加工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情（qíng）況下，選（xuǎn）擇第二種加工方法進行了刀具（jù）壽（shòu）命（mìng）試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件（jiàn）零件時（shí），加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順（shùn）利完成第（dì）4件和（hé）第5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽（zuàn）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（kě）防止（zhǐ）鑽頭折（shé）斷。

在（zài）某些加工（gōng）範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深（shēn）孔和高精度孔加（jiā）工問題，可鑽出（chū）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（gōng）序便成（chéng）為一個簡易的（de）“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一（yī）個高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）提供一致的（de）表（biǎo）現。

它不僅適用於專用槍鑽（zuàn）機床，同時在高壓（yā）內冷和導向滿足的情況下也適用於車銑複合加（jiā）工中心和數控車床，經濟適用性強，有一（yī）定的推廣價值。