CNC數控機床（chuáng）深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深（shēn）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（dào）難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加工，難點在於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象（xiàng），從而達不（bú）到質量要求。

航空發動機某噴嘴類（lèi）零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達17：1。超大的深（shēn）徑比更增加了此零件的加工難度，為了加工（gōng）出合格孔，需製定合（hé）理的加工方案，選擇（zé）合適的（de）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（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，表麵粗（cū）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（nán）加工（gōng）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（qiě）加工效（xiào）率低，成本高。高溫合金孔加工主要難點是：

①切削（xuē）力（lì）大，消耗機床功率大;

②孔加工（gōng）是半封閉的切削，產生的高切削熱和切屑（xiè）難（nán）以及時排出，遠離（lí）刀（dāo）尖，刀具磨損更為劇（jù）烈;

③用普通的鑽削方法難以保證高溫合金孔的精度要求。

④高溫合金孔加（jiā）工中，刀（dāo）具磨損比加工普（pǔ）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，必須選擇合適的加工設備和刀具（jù），保證零件（jiàn）的加工精度（dù）。

二、加工工藝設計（jì）和分（fèn）析

零件深孔加工選用常規（guī）的鑽削方（fāng）式，需加長麻花（huā）鑽（zuàn），而且要斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗（cū）糙度差,加工效率低、操作（zuò）者勞動強度（dù）大、質量難以保證，而且很容（róng）易引起堵屑或折（shé）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用（yòng）刀（dāo）具。

設備的選用考慮到本（běn）公司產（chǎn）品類型（xíng）多（duō），深孔加（jiā）工（gōng）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（jī）床，為了更好地保證深孔精度要求，結合工廠（chǎng）實（shí）際，選擇合適的（de）加工設備來滿足深孔加工（gōng）的技術要求。

1.刀（dāo）具的選擇

深孔加（jiā）工（gōng）的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套料鑽、硬質合金可（kě）轉（zhuǎn）位深孔鑽、內（nèi）排屑深孔鑽和亞幹式深孔加工係統等類型。

噴吸鑽適用於經改（gǎi）裝（zhuāng）的車床、臥式加工中心，易加工（gōng）工（gōng）件材（cái）料;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的鑽（zuàn）孔直徑（jìng）不適合鑽加（jiā）工Ф6mm的小（xiǎo）孔;硬（yìng）質合金可轉位深（shēn）孔鑽一般最小鑽（zuàn）削直徑為Ф20mm;

而（ér）亞幹式深孔加工（gōng）係統主要（yào）是利用壓縮空氣進行排屑和（hé）冷卻（què），使用霧化切削（xuē）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（bǐ）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（yóu）硬質合金鑽（zuàn）尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順利排出，並（bìng）選擇韌性（xìng）和抗振性（xìng）均較佳的（de）硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或（huò）TiN，以提高鑽頭（tóu）的硬度（dù）和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由鑽（zuàn）杆後部中孔注（zhù）入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑（xiè）隨切削（xuē）液由V型槽與工件孔壁（bì）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（zào）。它無橫刃，鑽尖偏離軸線（xiàn），鑽孔時鑽尖前方（fāng）形成小圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍（qiāng）鑽（zuàn）是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工時，通常（cháng）是工（gōng）件（jiàn）旋轉，鑽頭作直線進給，較適用於（yú）加工中心及配備高壓冷卻係統的車床（chuáng）與立式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的應用場合及公（gōng）司現有設備情（qíng）況，在此零件（jiàn）加工時，筆者（zhě）選擇了車銑複合加工（gōng）中心，此設備既可實（shí）現零件旋轉，又配（pèi）備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合。可以（yǐ）進行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽引導孔加工

槍鑽屬於非平衡鑽頭（tóu），不平衡的槽形意味著（zhe）切（qiē）削（xuē）力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要靠導套或（huò）引導孔分擔。

典型的（de）槍鑽機床上配有槍鑽引（yǐn）導套，而本例所選的車銑（xǐ）加工中心不是槍鑽專（zhuān）用（yòng）機床，沒有配備導套，且（qiě）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切削力。通過大量實驗數據得出：

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

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草（cǎo）圖如（rú）圖（tú）3所示，由圖可（kě）知，用軟三爪（zhǎo）裝（zhuāng）夾，以（yǐ）定（dìng）位，夾緊，按車（chē）端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行零（líng）件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同廠家的鑽頭按不（bú）同切削參數進行試驗加（jiā）工;鑽深孔時（shí），我們選擇了伊（yī）斯（sī）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，在滿足槍鑽引導作（zuò）用的（de）前提下，筆者也兼顧了（le）刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡（kǎ）中空內冷合金鑽（zuàn）頭和國（guó）產的四平合金鑽（zuàn）頭進行了試切（qiē）加工。

經過多個孔的試（shì）驗加工，發現進口（kǒu）刀（dāo）具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給（gěi）率為50mm/min，而且較耐磨損，但費用較高（gāo）;國產刀具的切削參數偏低，轉速為（wéi）600r/min，進給率僅為20mm/min，加（jiā）工（gōng）效率遠低於進口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀具的加工（gōng）質量相似。因為此零（líng）件的批量小且（qiě）加工（gōng）件數少，在滿足加工質量的前提下，我（wǒ）們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔（kǒng）加工。

深孔加工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出（chū）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（yī）種是（shì）以較低轉數和進給率反轉（zhuǎn）進入導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出（chū）深孔的加工（gōng）方法。

經過（guò）試驗加工發現（xiàn）：第（dì）一種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，在保證足夠冷卻壓力的（de）情況下，選擇（zé）第二種加工方法進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件零件時，加工（gōng）聲音異（yì）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，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，槍鑽能解決麻花（huā）鑽（zuàn）不能解決的深（shēn）孔和高精度孔加工問題，可鑽出一個直線度（dù）高、表（biǎo）麵粗糙度好的孔。

而且在固定所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷（lěng）卻（què）液壓（yā）力後（hòu），深孔（kǒng）鑽這（zhè）個工（gōng）序便成為一個簡易的“標準”工序（xù），不受操作員技術（shù）的影響，隻（zhī）要（yào）是一（yī）個高質量的槍鑽便可在生產過程中提供（gòng）一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和導（dǎo）向滿足的情況下也適用於車銑複（fù）合加工中心和數控車床（chuáng），經（jīng）濟適用性強，有一定的推（tuī）廣價值。