​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫（jiào）深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工（gōng）是機械加（jiā）工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在（zài）於刀具細長，剛性差、強度（dù）低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而達不到質量要（yào）求。

航（háng）空發動機某噴嘴類零件，孔徑為（wéi）Ф6mm，孔（kǒng）深為105mm，深徑比達17：1。超大（dà）的深徑（jìng）比更增加了此零（líng）件的加工難度，為了（le）加工出合格孔，需製定合理的加工（gōng）方（fāng）案，選擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的（de）試切加工，選擇合適的加工參數（shù），最終確定了合理的加工方（fāng）法。

一、零件簡介

某噴嘴類（lèi）零件，總長為105mm，杆部（bù）內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑（jìng）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削加工，刀具壽（shòu）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（lǜ）大;

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

③用普通的鑽削方法難以保證高溫（wēn）合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具（jù）磨損（sǔn）比加工普通鋼材快（kuài）得多（duō），且需要切削性能更好的刀具材料。

為了解決以上加工難點，加工此深（shēn）孔（kǒng）時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工（gōng）工藝設計和分析

零件深孔加工選用常（cháng）規（guī）的鑽削方式，需加長麻花鑽，而且要斷（duàn）屑加工，不僅（jǐn）加工精度低（dī）、表麵粗（cū）糙度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具（jù）最好選擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產（chǎn）品結構差異大（dà），且（qiě）生產批量較小（xiǎo），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（shè）備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀（dāo）具的選（xuǎn）擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排（pái）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，易加工工件材料（liào）;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽（zuàn）削直徑為Ф20mm;

而亞幹（gàn）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（jìn）行潤（rùn）滑，需專用的加工設備（bèi）。

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

經對上述（shù）幾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此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和（hé）刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔（kǒng），以加強鑽頭冷卻潤滑（huá）和使（shǐ）切屑順利排出，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TiC或TiN，以提高鑽（zuàn）頭的硬（yìng）度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一（yī）般選用40Cr無（wú）縫（féng）鋼管。

其原理是高壓油由鑽（zuàn）杆後部中孔注入，經腰形孔（kǒng）到達切（qiē）削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與（yǔ）工件孔壁（bì）間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前（qián）角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時（shí）鑽尖（jiān）前方形成小（xiǎo）圓錐，可使切屑在鑽（zuàn）尖處斷離為兩段，使之較（jiào）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，通常是工件旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於加工中心及（jí）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（zōng）合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情況（kuàng），在此零件加（jiā）工時，筆者選擇了車銑複合（hé）加工中心，此設備既可實現零件旋轉（zhuǎn），又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽（zuàn）孔加工。

3.槍鑽引導（dǎo）孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽（cáo）形意味著切削力不（bú）平衡。

為了（le）減（jiǎn）少鑽（zuàn）頭周邊的徑向切（qiē）削力，需要（yào）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（jiā）工中心不是槍鑽專用（yòng）機床，沒（méi）有配備導（dǎo）套（tào），且（qiě）沒有夾（jiá）具，無法設（shè）計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的（de）方式來平（píng）衡槍（qiāng）鑽切削力。通過大量實驗數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽（zuàn）深孔的（de）順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽（zuàn）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槍鑽（zuàn），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（xuē）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（bǐ）者也（yě）兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的（de）伊（yī）斯卡中空內冷（lěng）合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切（qiē）削參數比國產刀具（jù）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;國產刀具的切（qiē）削參數偏低，轉速為600r/min，進給率（lǜ）僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠（yuǎn）低於進口（kǒu）刀（dāo）具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀具（jù）的加工質量相似。因為此零件的批量（liàng）小且加工（gōng）件數少，在（zài）滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金（jīn）鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我（wǒ）們采用了兩種加工方（fāng）案進行試驗加工：

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

另一種是以較低（dī）轉數和進給（gěi）率反（fǎn）轉進（jìn）入導（dǎo）向孔（kǒng），以（yǐ）零（líng）轉數（shù）和G0的速度快速退出深孔的加工方法（fǎ）。

經過試驗（yàn）加工發現：第（dì）一種加工方法加工（gōng）效率低且零件表麵（miàn）質量差，而第二種加工方法，加工效率高且（qiě）質量較好（hǎo）。

因此，在保證足夠（gòu）冷卻（què）壓力的情況下，選擇第二種加工方法進（jìn）行了刀具壽命試驗。

試（shì）驗過（guò）程中發現（xiàn），1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音（yīn）異常，於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼（jì）續加工，可順利完成（chéng）第4件和第5件的加工，但（dàn）加工到第6件時（shí），加工到孔深（shēn）78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調（diào）低進給倍（bèi）率的情況下（xià），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（jué）麻花鑽不能解決的深孔和高精度（dù）孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵（miàn）粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給速度和冷卻液壓力（lì）後，深孔鑽（zuàn）這（zhè）個工序（xù）便（biàn）成為一個（gè）簡易的（de）“標準”工序，不受操作員技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）提供一致的表現。

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