CNC數控機床深孔加（jiā）工要訣（jué）

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（jī）械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的（de）深孔加工（gōng），難（nán）點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏（piān）斜，且散熱困難（nán），排屑不易，經常（cháng）產生直徑變大（dà）、出現（xiàn）錐形（xíng）或（huò）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（kǒng）徑為Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑比達（dá）17：1。超大的深徑比更（gèng）增（zēng）加了此零件的（de）加（jiā）工難度，為了（le）加工（gōng）出合格孔，需製定合理（lǐ）的（de）加工方（fāng）案，選擇合適的加工（gōng）設備和刀具。筆者經（jīng）過試件的試切加（jiā）工，選擇（zé）合適的加工（gōng）參數（shù），最終確定了合理的加工方法（fǎ）。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵（miàn）粗糙（cāo）度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加工的（de）零件，其材料為難加工的GH4169。

這類（lèi）高溫合金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽命要低（dī）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（jiā）工是半封閉的切削，產生的高切削熱和切屑難（nán）以及時排（pái）出，遠（yuǎn）離刀（dāo）尖（jiān），刀具（jù）磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削（xuē）方（fāng）法難以保證高溫合金孔的精度要求。

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

為了解決以上加工難點，加工此深孔時（shí），必（bì）須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加（jiā）工精度。

二、加工工藝設（shè）計（jì）和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式（shì），需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度（dù）差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證（zhèng），而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔（kǒng）加工專用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差（chà）異大，且生產批量較（jiào）小，不可能購置深孔加（jiā）工專用機（jī）床，為了（le）更好（hǎo）地保證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇合（hé）適的加工設備來滿足（zú）深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深（shēn）孔加工的刀具有（yǒu）多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內（nèi）排（pái）屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統（tǒng）等類型。

噴吸（xī）鑽（zuàn）適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔（kǒng）直（zhí）徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔（kǒng）;硬質（zhì）合金可轉位深孔鑽一般（bān）最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式（shì）深孔加工係統主要是利用壓縮空（kōng）氣進行排（pái）屑和冷卻，使用（yòng）霧化（huà）切削液進行潤滑，需專用的加（jiā）工設備（bèi）。

而槍（qiāng）鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑（jìng）比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精（jīng）度H7～H10級（jí）的深孔。

經對上（shàng）述幾種深孔加工刀具的對（duì）比及（jí）本廠的（de）實際情況，研究決定采用槍（qiāng）鑽進（jìn）行此深孔的加工。

槍鑽由（yóu）硬（yìng）質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上（shàng）開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑（xiè）順利排出，並選擇韌性和（hé）抗振性均較佳的硬質合金作（zuò）為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽（zuàn）頭的硬度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓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（cáo）與工件孔壁間空間（jiān）排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無橫（héng）刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小（xiǎo）圓錐，可（kě）使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之（zhī）較易排出。

2.設備

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

綜（zōng）合考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有（yǒu）設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心（xīn），此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係（xì）統，滿足槍鑽的應用（yòng）場合。可以進行鑽孔加工（gōng）。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切削（xuē）力不平衡。

為了減少鑽頭周邊（biān）的徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配有（yǒu）槍（qiāng）鑽引導套，而（ér）本例所選的車銑加工中（zhōng）心不（bú）是槍（qiāng）鑽專用（yòng）機床（chuáng），沒有配備導套，且沒有夾具（jù），無法設計導（dǎo）套。

因此，筆者考慮用鑽削引（yǐn）導孔的方式來平衡槍鑽切削（xuē）力。通過大量實（shí）驗數據得出：

槍鑽引導孔的深度應（yīng）為1～2倍槍（qiāng）鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直徑（jìng）大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工（gōng）工序草圖如圖3所示（shì），由圖可知，用軟三爪裝夾，以（yǐ）定位，夾緊，按（àn）車端麵（miàn）→鑽導（dǎo）向（xiàng）孔→鑽深（shēn）孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家（jiā）的鑽頭按不同切削參數進行試（shì）驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡（kǎ）的槍鑽，以不同的加工方法（fǎ）和不同的切削參數進行（háng）了多個（gè）孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作（zuò）用的前提下，筆（bǐ）者也兼顧了刀具（jù）成本問（wèn）題，分別（bié）選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進行（háng）了試（shì）切（qiē）加工。

經過多個孔的試驗加工（gōng），發現（xiàn）進口刀具切削參（cān）數（shù）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（jiào）耐磨損（sǔn），但費（fèi）用較高;國產刀具的切削參數偏低（dī），轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低於進口刀具，費（fèi）用同樣遠遠低於進口刀具（jù）的費用。

經試驗，兩種刀具的加工質（zhì）量相似。因為此零件的批量小且加工（gōng）件數少，在滿足加（jiā）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（men）采用了兩種加工方案（àn）進行（háng）試（shì）驗加工：

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

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

經過試驗（yàn）加工發現：第一種（zhǒng）加工方法加工效率（lǜ）低且零（líng）件表麵質量差，而第二種（zhǒng）加工（gōng）方法（fǎ），加工效率高（gāo）且質量較好（hǎo）。

因此，在保證足夠冷卻壓（yā）力的情況下，選（xuǎn）擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試（shì）驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時（shí），加工聲音異（yì）常，於是調低進給倍率為90%，繼續加工，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。

經過試驗，在調低進給倍（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（zuàn）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（gāo）、表麵粗糙度好的孔。

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

它（tā）不僅適用於專（zhuān）用槍鑽機床（chuáng），同時在高（gāo）壓內冷和導向滿足的情況下也適用（yòng）於車銑複合加工中心和數控車（chē）床，經濟適用性強，有一定的推（tuī）廣價值。