​CNC數控機床深孔加工（gōng）要訣（jué）

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大深徑比的深孔加工，難點在於刀具（jù）細長（zhǎng），剛性差、強度低（dī），易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不（bú）易，經常（cháng）產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不到質量要求。

航空發動機（jī）某噴嘴類零（líng）件，孔徑為（wéi）Ф6mm，孔深（shēn）為105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工出合格孔，需製定合理的加工方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選擇合適的加工參數，最（zuì）終確定了合理的加工方法。

一、零件簡（jiǎn）介（jiè）

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部（bù）內孔為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表（biǎo）麵粗糙度為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（gāo）溫合金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具壽（shòu）命（mìng）要低50%以上，且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工主要難（nán）點是：

①切削力大，消（xiāo）耗（hào）機床功率大;

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

③用普通的鑽削方法難以（yǐ）保證高溫合金孔的精度要求。

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

為了（le）解決以上加工難點，加工此深孔時，必須選擇合（hé）適的（de）加工設備和刀（dāo）具，保證零件的加工精度。

二、加工工（gōng）藝設計和分析

零件深（shēn）孔加工選（xuǎn）用常規的鑽削方式，需加長麻花（huā）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（dà）、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，深孔加工產品結構差異大（dà），且生產批量較小，不可能購（gòu）置深孔加工專用機床，為了更（gèng）好地保證深孔精（jīng）度要求，結合工廠（chǎng）實（shí）際，選擇合適的加工（gōng）設備來滿足深孔加工的技（jì）術（shù）要求。

1.刀具的選擇

深（shēn）孔加工的刀具有多種（zhǒng），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（shēn）孔加工（gōng）係（xì）統等類型。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝（zhuāng）的車（chē）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直徑（jìng）不適合鑽加工（gōng）Ф6mm的小孔;硬質合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑（jìng）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，使用霧化切削液進行潤滑，需專用的加工設備。

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

經對上述幾種深孔加工（gōng）刀具的對（duì）比及本廠的實際情況，研究決定采用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬（yìng）質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三（sān）部分組成。

槍鑽（zuàn）鑽尖上開有油孔，以加強鑽（zuàn）頭冷卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振（zhèn）性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨（mó）性;鑽杆一般選用40Cr無（wú）縫鋼（gāng）管。

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

此類深孔鑽前角一（yī）般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽（zuàn）尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖（jiān）前方形（xíng）成（chéng）小圓（yuán）錐，可使切屑在鑽尖處斷離（lí）為兩段，使之較易排出。

2.設（shè）備（bèi）

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

綜合（hé）考慮槍鑽加（jiā）工的應用場合及公司現有設備情況，在此零（líng）件加工時，筆者選擇了（le）車銑複合加工中心，此設備既（jì）可實現零件旋轉，又（yòu）配備（bèi）高壓內冷係（xì）統，滿足槍鑽的（de）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（yú）非平衡鑽（zuàn）頭，不平衡的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需（xū）要靠導套或引導孔分（fèn）擔。

典型（xíng）的槍鑽機（jī）床上配有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專用機床，沒有配備（bèi）導套，且沒有夾（jiá）具，無法設計導套。

因此，筆者考（kǎo）慮用鑽削引導孔的方式（shì）來平衡槍鑽切削力。通過（guò）大（dà）量實驗數據得（dé）出：

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

4.工藝試驗與（yǔ）分析

深（shēn）孔（kǒng）加（jiā）工工序草（cǎo）圖（tú）如圖3所示，由圖可（kě）知，用（yòng）軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按（àn）車端麵→鑽導向孔→鑽（zuàn）深孔（kǒng）的順（shùn）序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不同切削參（cān）數（shù）進行試驗加工（gōng）;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍（qiāng）鑽，以不同的加工方法和（hé）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（kǒng）時，在滿（mǎn）足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分（fèn）別選（xuǎn）擇進口的伊斯卡中空內冷合金（jīn）鑽頭和國產的四平（píng）合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工（gōng），發現進口刀具切削參數比國產刀（dāo）具要高許多，轉速可以達到（dào）2500r/min，進給率為50mm/min，而且較（jiào）耐（nài）磨損，但費用較高;國產刀（dāo）具的切削參數（shù）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，費用同樣遠遠低於進口（kǒu）刀具的費用。

經試驗，兩種刀具的（de）加工（gōng）質量相似。因為此零件的批（pī）量小且加工件數（shù）少，在滿足加工質量的前（qián）提下，我們選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（cǎi）用了兩種加工方案進行試驗加工：

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

另（lìng）一（yī）種（zhǒng）是以（yǐ）較低轉數和進給率反（fǎn）轉進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的（de）加工方法。

經過試驗加工發現：第（dì）一種加工方法（fǎ）加工（gōng）效率（lǜ）低（dī）且零件表麵質量差（chà），而第二種加工方法，加工效率高且質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力（lì）的情況下，選擇第二（èr）種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把（bǎ）槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音（yīn）異常，於是調低進給倍率為（wéi）90%，繼續加（jiā）工（gōng），可順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但加工到第6件時（shí），加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調低（dī）進給倍率的情（qíng）況下，1把槍鑽最多（duō）加工5件零件，可防止鑽頭（tóu）折（shé）斷。

在某些加工範圍內，槍鑽能（néng）解決麻花鑽不（bú）能解決的深孔和高精度孔加工問（wèn）題（tí），可鑽出一個直線度高、表（biǎo）麵粗糙度好（hǎo）的孔。

而且在（zài）固定（dìng）所有（yǒu）因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度（dù）和冷卻（què）液（yè）壓力後，深孔鑽這個工序便（biàn）成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技（jì）術的影響，隻要是一個高質量的槍（qiāng）鑽便可在生產過程中（zhōng）提供一致的表現。

它不僅（jǐn）適（shì）用於專（zhuān）用槍鑽機（jī）床，同時（shí）在高壓內冷和（hé）導（dǎo）向滿足的情況下也（yě）適（shì）用於車銑複合（hé）加工中心和數控車床，經濟適用性（xìng）強，有一定的推廣（guǎng）價值（zhí）。