​CNC數控機床深孔加工要（yào）訣

什（shí）麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械（xiè）加工中（zhōng）的一道難題，尤其是大深徑比的（de）深孔（kǒng）加工，難點在（zài）於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱（rè）困（kùn）難，排屑不易，經常產生直徑變（biàn）大、出（chū）現錐形或孔偏斜等現象，從（cóng）而達不到質量要求。

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。超大的深徑比更增加了此（cǐ）零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製（zhì）定合理的加工方案，選擇合適的加（jiā）工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最終確定了合理的加工（gōng）方法。

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）粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於（yú）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，刀具壽命要低50%以上，且加工效（xiào）率低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削力大，消耗機（jī）床功率大;

②孔（kǒng）加（jiā）工是半封閉的切削，產（chǎn）生的高切削熱（rè）和切屑難（nán）以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的（de）鑽削方（fāng）法難以保證高溫合金孔的精度要求。

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

為了解決（jué）以上加（jiā）工難點，加工此深孔時，必須選擇合適的加工設備和刀具（jù），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，需加長麻花鑽，而且要（yào）斷屑（xiè）加工，不僅加工精度（dù）低、表麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者勞動強度大、質（zhì）量（liàng）難以保證，而且很容易（yì）引起堵屑或折斷鑽頭，造成更（gèng）大（dà）的加工困（kùn）難，因此刀具最好（hǎo）選擇深孔加（jiā）工專用刀具。

設備的選用（yòng）考慮到本公司產品類型多，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，為了更好地保證深孔（kǒng）精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍（qiāng）鑽、噴吸鑽、套料（liào）鑽、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴（pēn）吸鑽適用於（yú）經改裝的車床、臥（wò）式加工中心，易加工工件材料;套料鑽（zuàn）、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不（bú）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;

而亞（yà）幹（gàn）式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣（qì）進行排屑（xiè）和冷（lěng）卻，使用霧（wù）化切削液進行潤滑，需專用的加工（gōng）設備。

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

經對上述幾種深孔加工刀具的對比（bǐ）及本廠的（de）實際（jì）情況，研究決定采用槍鑽進（jìn）行此（cǐ）深孔的加（jiā）工。

槍鑽（zuàn）由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽（zuàn）杆和刀（dāo）柄三部分組成。

槍鑽（zuàn）鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使（shǐ）切屑順利排出，並（bìng）選（xuǎn）擇韌性和抗振性均較（jiào）佳的硬質合金作為（wéi）基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高（gāo）鑽頭的（de）硬度和耐磨性;鑽杆一般選（xuǎn）用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

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（xuē）區後迫（pò）使切屑隨切削液由（yóu）V型槽與工件孔壁間空間排（pái）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，鑽尖偏離軸線，鑽孔（kǒng）時鑽尖前方形（xíng）成小圓錐（zhuī），可使切屑在鑽尖處斷離為兩（liǎng）段，使（shǐ）之較（jiào）易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽（zuàn）削回轉工（gōng）件中心上的孔，加（jiā）工時，通常是工件旋轉，鑽頭（tóu）作直線進給，較適用於加工中心及配（pèi）備（bèi）高壓（yā）冷卻係統的車（chē）床與立式機床、刀具或工件（jiàn）旋轉場合。

綜合考慮槍鑽（zuàn）加工的應用場合及公司（sī）現有設備情況，在此零件加工時，筆（bǐ）者選擇了車銑複合加工中（zhōng）心，此設備既可實現零件旋轉（zhuǎn），又配備（bèi）高壓內（nèi）冷係統，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力不平衡（héng）。

為了減少鑽頭周邊的徑向（xiàng）切削力，需要靠導套或引導孔（kǒng）分擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選（xuǎn）的車銑加工中（zhōng）心不（bú）是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設計導套。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍鑽（zuàn）切（qiē）削力。通過大量實驗（yàn）數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加（jiā）工工序草（cǎo）圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按（àn）車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零件的深孔加工。

鑽導向（xiàng）孔時，以不同廠家的（de）鑽頭（tóu）按不同切削參（cān）數（shù）進行試驗加工;鑽（zuàn）深孔時，我們（men）選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的（de）加工方法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽削試驗。

(1)引導孔（kǒng）加工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍鑽引導（dǎo）作用（yòng）的前提下，筆者也兼顧（gù）了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭（tóu）進行了（le）試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數（shù）比國產刀（dāo）具要高（gāo）許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而（ér）且較耐（nài）磨損，但費用較高;國產刀具的切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工（gōng）效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的（de）費用。

經試驗，兩種刀具的加工質（zhì）量相似。因（yīn）為此（cǐ）零（líng）件的批量小且（qiě）加工件數少，在滿足加工質量的前提下，我們選擇（zé）了費用較低的（de）四平合金鑽頭（tóu）。

(2)深孔加工。

深孔加工我（wǒ）們采用了（le）兩種加工方案進（jìn）行試驗加工：

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

另一種是以較低轉數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法。

經過試驗加工發現：第一（yī）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（zhì）量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓（yā）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（yàn）。

試驗過（guò）程中發現，1把槍鑽加（jiā）工到第4件零件時，加工聲音異常，於是（shì）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（jiàn）時（shí），加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

在（zài）某些加工範圍內，槍鑽能（néng）解（jiě）決麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔（kǒng）加工問題（tí），可鑽出（chū）一個直（zhí）線度高、表麵（miàn）粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷（lěng）卻液壓力後，深孔鑽這個（gè）工序便成為一個簡易（yì）的“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提供一致（zhì）的表（biǎo）現。

它不僅適用於專用槍鑽機床（chuáng），同時在高壓（yā）內冷和導向滿足的（de）情（qíng）況下也適（shì）用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用（yòng）性強，有一定的推廣價值。