​CNC數控機床深孔加工要訣

什麽叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔（kǒng）深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工（gōng）是機械加工（gōng）中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難（nán）點在於刀具細長，剛性差、強度低，易（yì）引起刀具偏斜，且散熱困難，排（pái）屑不易，經常產（chǎn）生直徑變大（dà）、出現錐形或（huò）孔偏斜等現象，從而達（dá）不到質量要求。

航（háng）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（dà）的深徑比更增加了此（cǐ）零件的加（jiā）工難度，為了（le）加工出合格孔（kǒng），需製定合理的加工方（fāng）案，選擇合適（shì）的加工設備和刀具。筆（bǐ）者經過試件的試切加工，選擇合適（shì）的加工參數，最終確定了合理的加工（gōng）方法。

一、零件簡介

某（mǒu）噴嘴（zuǐ）類零件，總長為105mm，杆部內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗（cū）糙度為Ra3.2μm，深徑比為17：1，屬於深孔加（jiā）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（xuē）加工，刀具壽命要低50%以上（shàng），且（qiě）加工效率低，成本高。高溫合金孔加（jiā）工主要難點（diǎn）是：

①切削力大，消耗機床功率大;

②孔加工是半封閉的切（qiē）削，產生的高（gāo）切削熱和切屑難以及時排出（chū），遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用（yòng）普通的鑽削（xuē）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，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削性（xìng）能更好的刀具材料。

為了解決以上加（jiā）工難點，加工此深孔時，必須選擇合（hé）適的加（jiā）工設備和刀具，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（fāng）式，需加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工精度（dù）低、表（biǎo）麵粗糙度差,加（jiā）工效率（lǜ）低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起（qǐ）堵（dǔ）屑或折斷鑽頭，造成更大（dà）的加工困難，因此刀具（jù）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，深孔加工產品結構差異大，且生（shēng）產批量較小，不可能購置深（shēn）孔加工專用機床，為（wéi）了更（gèng）好地保證深孔（kǒng）精度（dù）要求，結合工廠實際（jì），選擇合（hé）適的加工設備來（lái）滿足深孔加（jiā）工的技術要求。

1.刀具的選擇（zé）

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

噴吸鑽適（shì）用於經改（gǎi）裝的車床、臥式加工中心，易加工工件（jiàn）材料;套（tào）料鑽、內排屑深孔鑽的（de）鑽孔直徑（jìng）不（bú）適合鑽加（jiā）工Ф6mm的（de）小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式（shì）深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑（xiè）和冷（lěng）卻，使用霧（wù）化切削液進（jìn）行潤滑（huá），需專用（yòng）的加工設備。

而槍鑽適用於加工（gōng）Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗（cū）糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔。

經對上（shàng）述幾種深（shēn）孔加工刀具的對比及本廠的實（shí）際情況，研究決定采用（yòng）槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分（fèn）組成。

槍鑽鑽尖上開（kāi）有油孔，以加強鑽頭冷卻潤滑和使切屑順利排（pái）出，並選擇韌性（xìng）和抗振（zhèn）性均較（jiào）佳（jiā）的硬質合金作為基（jī）體（tǐ），表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的（de）硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理（lǐ）是高壓油由鑽（zuàn）杆後部中孔注入，經（jīng）腰形（xíng）孔到達切削區後迫（pò）使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔鑽前角一般（bān）為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前（qián）方形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷（duàn）離為兩段，使之較易排出。

2.設備

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

綜合考慮（lǜ）槍鑽加工的應用場（chǎng）合（hé）及公司現有（yǒu）設備（bèi）情（qíng）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（jiā）工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭，不平衡的槽（cáo）形意味著切削力不平衡。

為了減（jiǎn）少鑽頭周邊的徑向切削力，需（xū）要靠導套或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導套，而本例所選的（de）車銑加工中心不是（shì）槍鑽專用機床，沒有配備（bèi）導套，且沒有（yǒu）夾（jiá）具，無法設計（jì）導套。

因此（cǐ），筆者考慮用（yòng）鑽削引（yǐn）導孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽切削力。通（tōng）過大量實（shí）驗數據得出（chū）：

槍（qiāng）鑽引導孔的深度（dù）應為1～2倍槍鑽直（zhí）徑，直徑應（yīng）比槍鑽鑽（zuàn）頭直徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工（gōng）藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可（kě）知（zhī），用軟（ruǎn）三爪裝夾，以定位，夾緊（jǐn），按車端麵→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，以不同（tóng）廠家的鑽（zuàn）頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深（shēn）孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，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試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在（zài）滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問（wèn）題，分（fèn）別選擇進口的（de）伊（yī）斯卡中空內冷合（hé）金鑽頭和國產的四（sì）平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加（jiā）工，發現進口刀（dāo）具切削參數（shù）比國（guó）產刀具要（yào）高許多，轉速可以達到2500r/min，進給（gěi）率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高;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（jiā）工效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進（jìn）口（kǒu）刀具的費用（yòng）。

經試驗，兩種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小且加工件（jiàn）數（shù）少，在滿足（zú）加工質量的前提下，我們選（xuǎn）擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工（gōng）。

深（shēn）孔加工我們（men）采用了兩種加工方（fāng）案進行試驗加工：

一種是進入導（dǎo）向孔和（hé）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工;

另一種是（shì）以較低轉數和進給率（lǜ）反轉進（jìn）入導向孔，以零（líng）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：第一種（zhǒng）加工方法加工效率低且零（líng）件表麵質量差，而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證（zhèng）足夠冷卻壓（yā）力的（de）情（qíng）況下（xià），選擇第二（èr）種加工方法進行了刀具壽（shòu）命試（shì）驗。

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

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

在某（mǒu）些加工範圍內，槍鑽能解決麻花鑽不能解決的深孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度高、表麵粗糙度好的孔。

而且在（zài）固定所有因素（sù），如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓（yā）力後，深孔（kǒng）鑽這個工序便（biàn）成為一個（gè）簡易的“標準（zhǔn）”工（gōng）序（xù），不受操作員（yuán）技術的影響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在（zài）生產過程中提（tí）供一致的表（biǎo）現。

它不僅適用於專（zhuān）用槍鑽機床，同時在高壓內冷（lěng）和導向滿足的（de）情況下也適用於車銑複合加工中心和數控車床，經濟適用性強，有一定的推廣價值。