​CNC數控（kòng）機床深孔（kǒng）加（jiā）工要訣

什麽叫深孔?

深（shēn）孔是指（zhǐ）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（shì）大深徑比（bǐ）的深孔加工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強（qiáng）度低，易引起刀具偏斜（xié），且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜（xié）等（děng）現象，從（cóng）而達不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔（kǒng）徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更增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（àn），選擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合（hé）適（shì）的加工參數，最終確定（dìng）了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴（zuǐ）類（lèi）零件，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁（bì）厚為2mm，表麵（miàn）粗糙度為Ra3.2μm，深徑（jìng）比為17：1，屬於深（shēn）孔加工的零件，其材料為難（nán）加工（gōng）的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）命要（yào）低50%以上（shàng），且加工（gōng）效率低，成本（běn）高。高（gāo）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（bì）的切削，產生的高切削熱和切屑難以及時排（pái）出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合（hé）金（jīn）孔的精度要求。

④高（gāo）溫合金孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削性能（néng）更好的刀具材料。

為了解決以（yǐ）上加工（gōng）難點（diǎn），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（de）加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用（yòng）常規（guī）的鑽（zuàn）削方式，需（xū）加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工（gōng）精度低、表麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強（qiáng）度大（dà）、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（jiā）工困難，因此刀具最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本（běn）公司產品類型多，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，為了更（gèng）好地保證深（shēn）孔精度要求，結合工廠實際，選擇合適的加（jiā）工設備來滿足深孔加工的技術（shù）要求。

1.刀具的選擇

深孔（kǒng）加工的刀具（jù）有（yǒu）多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可（kě）轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽（zuàn）和（hé）亞幹式深（shēn）孔加工係統等類型。

噴吸鑽適（shì）用於經（jīng）改（gǎi）裝的車床、臥式加（jiā）工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽（zuàn）加（jiā）工（gōng）Ф6mm的小孔;硬質合金可（kě）轉位深孔鑽一般最小鑽（zuàn）削直徑（jìng）為Ф20mm;

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

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（de）深孔。

經對上述幾種深孔加工刀具（jù）的對比及本廠的實際（jì）情況，研究（jiū）決定采用槍鑽（zuàn）進行此深孔的加工（gōng）。

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽（zuàn）杆和（hé）刀柄三部分（fèn）組成。

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

其原理是高（gāo）壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰（yāo）形（xíng）孔到達（dá）切削區後迫使切（qiē）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（xiè）。

此類（lèi）深孔（kǒng）鑽前（qián）角一般為0°，以（yǐ）便製造。它無橫刃，鑽尖偏（piān）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（wéi）兩段，使之較易排出。

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（shì）工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及配（pèi）備（bèi）高壓冷卻係統的車床與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜（zōng）合考慮槍鑽加工的應用場合及（jí）公司現有設（shè）備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設備既可實現零件旋（xuán）轉，又配備高壓內冷係統，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（héng）鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味著切削（xuē）力不平衡。

為了減（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上（shàng）配（pèi）有（yǒu）槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備（bèi）導套（tào），且沒有夾具（jù），無法設計（jì）導套。

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

槍（qiāng）鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽（zuàn）頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較（jiào）合適。

4.工藝試驗（yàn）與分析

深孔（kǒng）加工工序草圖如圖3所示，由圖可知（zhī），用軟三爪（zhǎo）裝夾，以（yǐ）定位，夾緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序（xù）進行零件的（de）深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭（tóu）按不同（tóng）切削參數進（jìn）行試驗加工;鑽深孔時（shí），我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同（tóng）的加工方法（fǎ）和不同（tóng）的切（qiē）削參數（shù）進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加（jiā）工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍鑽（zuàn）引導作（zuò）用的（de）前提（tí）下（xià），筆者也兼顧了刀具成本問題，分別（bié）選（xuǎn）擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切（qiē）加工。

經過（guò）多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削（xuē）參數比（bǐ）國（guó）產刀具要高許多，轉速可以（yǐ）達（dá）到2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且較耐磨損，但（dàn）費用較高;國產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（xiào）率（lǜ）遠低於（yú）進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為（wéi）此零件（jiàn）的批量小且加工（gōng）件（jiàn）數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平（píng）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：

一種是進入（rù）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進行深孔加（jiā）工;

另（lìng）一種是以（yǐ）較低轉數和進（jìn）給率反轉進入導向孔，以（yǐ）零轉數和G0的速度快速退（tuì）出深孔的加工方法（fǎ）。

經過試（shì）驗加工（gōng）發現：第一種加工（gōng）方法加工效率低且零件表麵（miàn）質量（liàng）差，而第二種加工方法，加工效率高（gāo）且質量較好。

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

試驗過程中（zhōng）發現，1把槍（qiāng）鑽加工到第4件（jiàn）零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率（lǜ）為90%，繼（jì）續加工，可順利完成第4件和第5件的加工，但加工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷（duàn）。

經（jīng）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（jiàn），可防止鑽頭折（shé）斷。

在某些加（jiā）工範圍（wéi）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（kě）鑽（zuàn）出一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在固（gù）定所（suǒ）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）序便成為一個簡易的（de）“標準”工序，不受操作員技術的（de）影響，隻要是一個高質（zhì）量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現（xiàn）。

它不（bú）僅適用於專用槍鑽機床，同時（shí）在高壓內（nèi）冷和導向滿（mǎn）足的情況下也適（shì）用於車銑（xǐ）複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有（yǒu）一定的推廣價（jià）值。