CNC數控機床深孔加工要（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（jī）械加（jiā）工（gōng）中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散（sàn）熱困難，排屑不易，經常產（chǎn）生直徑變大、出現錐（zhuī）形或孔偏斜（xié）等現象，從而達不（bú）到（dào）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（bǐ）更增加了此零件的（de）加工難度，為了加工出合格（gé）孔，需製定合理的（de）加工方案，選（xuǎn）擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合（hé）適的加工參數，最（zuì）終確定了合理的加工方法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為（wéi）105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙（cāo）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（jīn）孔加工相對（duì）於一般鋼材切削加工，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，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切削，產生的高切削熱（rè）和切屑（xiè）難以（yǐ）及時排出，遠離（lí）刀尖（jiān），刀具磨損更為劇烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求（qiú）。

④高溫合金孔加工中，刀具磨（mó）損比加工普通鋼材快得多，且（qiě）需要切削性能更（gèng）好的（de）刀具材料。

為（wéi）了解決以上加（jiā）工難點，加工（gōng）此深孔時，必須選擇合適的加工設備和（hé）刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需（xū）加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑加工（gōng），不僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者勞動強度大、質量難以保（bǎo）證，而且（qiě）很容易引起堵屑（xiè）或折斷鑽頭，造成更大的加工困（kùn）難，因此刀具最好選擇深孔加工專（zhuān）用刀具。

設備的選用考慮到本公司產品類型多，深孔（kǒng）加工產品結構差異（yì）大，且生產批量較小，不可能購置深孔加工（gōng）專用機（jī）床，為了更好地保證深孔精度（dù）要（yào）求，結合工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深（shēn）孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加（jiā）工的（de）刀具有多種，如（rú）槍鑽、噴吸（xī）鑽、套料鑽、硬（yìng）質合金可轉位深孔鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽和亞幹式（shì）深孔加工係統等類型。

噴吸（xī）鑽適用於（yú）經改裝的車床、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的（de）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（zhí）徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主（zhǔ）要是利用（yòng）壓縮空氣進行排屑和冷卻，使用霧化（huà）切削液進行潤（rùn）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、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的（de）深孔。

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

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部（bù）分組成。

槍（qiāng）鑽鑽尖（jiān）上開（kāi）有油孔，以（yǐ）加強鑽（zuàn）頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇（zé）韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為（wéi）基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以（yǐ）提高鑽頭的硬（yìng）度和（hé）耐（nài）磨性;鑽杆一般選用40Cr無（wú）縫鋼管。

其原理是高壓（yā）油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區（qū）後迫（pò）使切屑隨切（qiē）削液由V型槽（cáo）與工件（jiàn）孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔（kǒng）時（shí）鑽尖前方形成小圓錐，可（kě）使切屑在鑽（zuàn）尖處斷離為兩段，使之較易（yì）排出。

2.設備

槍鑽是（shì）用來鑽削（xuē）回轉工件中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直（zhí）線進給，較適用於加工中心及配備（bèi）高壓冷卻係統的車床與立式機（jī）床、刀具（jù）或工件旋轉場（chǎng）合。

綜合考（kǎo）慮槍鑽加工的應用場合及公司現有（yǒu）設備情況（kuàng），在此零件加工時，筆者選擇了車銑（xǐ）複合（hé）加（jiā）工中心（xīn），此設備既可實現零（líng）件旋轉，又配（pèi）備高（gāo）壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）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，不平衡的槽形意味著切削力（lì）不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑（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（yǒu）槍鑽引導套，而本例所選的車銑（xǐ）加工中心不是槍鑽（zuàn）專用機床，沒有配（pèi）備導套，且沒有夾具，無法（fǎ）設計導套。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式來平衡（héng）槍（qiāng）鑽切削力（lì）。通過大量實驗數（shù）據得出：

槍鑽引導孔（kǒng）的（de）深度應為1～2倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽（zuàn）鑽（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序（xù）草圖如圖3所示，由圖可知（zhī），用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵（miàn）→鑽導向（xiàng）孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠家的（de）鑽頭按不同切削（xuē）參數進行試驗加工;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以（yǐ）不同的加工方法和不同的切削參數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足（zú）槍鑽引導作用的前提（tí）下，筆（bǐ）者也兼顧（gù）了刀具成本問題，分別選擇進口的（de）伊斯卡中空內（nèi）冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽（zuàn）頭進行了試切加工。

經（jīng）過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高（gāo）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（yòng）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（yòng）同樣遠遠低於進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種（zhǒng）刀具的加工質量相似。因為此（cǐ）零件（jiàn）的批量小且加工件數少，在滿足加工質量的前提（tí）下，我們選（xuǎn）擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(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（jiā）工：

一種是進（jìn）入導（dǎo）向孔和退出（chū）深孔時，均（jun1）采取小於鑽削時轉數（shù）和進給率的（de）方法（fǎ）進行深孔加工;

另一種是以較低（dī）轉數和進給率反轉（zhuǎn）進入導向孔，以零轉數（shù）和G0的速度（dù）快速退出（chū）深孔的加（jiā）工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工方（fāng）法加工效率低且零件（jiàn）表麵質量差，而（ér）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況下，選擇第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中（zhōng）發現，1把槍鑽加工到第（dì）4件零件時，加工聲音異常，於是調低（dī）進給倍率為90%，繼續加工，可（kě）順利完成第4件和第5件的加（jiā）工（gōng），但加工到第6件（jiàn）時，加工（gōng）到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低進（jìn）給倍率的情況下，1把槍鑽最多加（jiā）工5件零件，可防止鑽頭折斷。

在某些（xiē）加工（gōng）範圍（wéi）內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔（kǒng）加工問題，可鑽出一（yī）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（lěng）卻液壓力後（hòu），深孔鑽這個工序便成（chéng）為一個簡易（yì）的“標準”工序，不受操作員技（jì）術的影（yǐng）響，隻要是（shì）一（yī）個高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）提供（gòng）一致的表現。

它（tā）不僅適用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和導向滿足的情況下（xià）也（yě）適用於車銑複合加工中心（xīn）和（hé）數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。