CNC數（shù）控（kòng）機床深孔加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指（zhǐ）孔深與孔徑比（bǐ）L/d≥5的孔，深孔加（jiā）工是機械加工中的一道難（nán）題，尤其是大深徑（jìng）比的深孔加（jiā）工，難點在於刀具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難，排屑不易，經（jīng）常產生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等現象（xiàng），從而達（dá）不到質量要求。

航空發動機某噴（pēn）嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔（kǒng）深為105mm，深徑比達17：1。超（chāo）大的深徑比更增（zēng）加了此零件的加工難（nán）度，為了（le）加工出合格（gé）孔，需製定（dìng）合理的加（jiā）工方案，選擇合適（shì）的（de）加工設備和刀具。筆者（zhě）經過試件的（de）試切加工，選擇合適的加工（gōng）參數，最終確定了（le）合理的加工方法（fǎ）。

一、零件簡介（jiè）

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆（gǎn）部內孔為（wéi）φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深（shēn）徑比為17：1，屬於深孔加工的零件，其材料為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一般（bān）鋼材（cái）切削加工，刀（dāo）具壽命（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點是：

①切削（xuē）力大，消耗機床功率大;

②孔加工（gōng）是半封閉的切削，產（chǎn）生的高切削（xuē）熱和切屑（xiè）難以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更（gèng）為（wéi）劇烈;

③用普通（tōng）的鑽削（xuē）方法難以保證高溫合（hé）金（jīn）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，保證零件的加工（gōng）精度。

二、加工工藝設計和分析

零件深孔（kǒng）加工選用常規的鑽削方式，需加（jiā）長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅（jǐn）加工精度低、表（biǎo）麵粗糙度差,加工效率低、操作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或（huò）折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具最好選擇深孔加（jiā）工（gōng）專用刀具。

設備（bèi）的選用考慮到（dào）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（wéi）了更好地保（bǎo）證深孔精度要求，結合工廠實際，選擇（zé）合適的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

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

噴吸鑽適用於經改裝（zhuāng）的（de）車床（chuáng）、臥式加工中心（xīn），易加工工件（jiàn）材料;套（tào）料鑽、內排屑（xiè）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（wéi）Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要（yào）是利用（yòng）壓縮（suō）空氣進行排屑和冷卻，使用霧化切削液進（jìn）行潤滑，需專用的加工設備。

而槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長（zhǎng）徑比L/D>100、表麵粗糙度Ra6.3～Ra0.4μm、精度（dù）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（chǎng）的實際情況，研究決定（dìng）采用槍鑽進（jìn）行此深（shēn）孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上（shàng）開有油孔（kǒng），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（kàng）振性均較佳（jiā）的硬質合（hé）金（jīn）作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐（nài）磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高（gāo）壓油由鑽杆（gǎn）後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑（xiè）隨切削液由（yóu）V型槽與工件孔（kǒng）壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深孔（kǒng）鑽前角一般為0°，以便製造。它（tā）無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小（xiǎo）圓錐，可使切屑在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設（shè）備

槍鑽是用來鑽削回轉工件中心上的孔，加工（gōng）時，通常是（shì）工件旋轉，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（chē）床與（yǔ）立（lì）式機床、刀具或工件旋轉場合。

綜合考慮槍鑽加工的（de）應用場合及公（gōng）司現有設備情況，在此零（líng）件（jiàn）加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心，此設（shè）備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍（qiāng）鑽的應用（yòng）場合。可以進行鑽孔加工。

3.槍鑽（zuàn）引導孔（kǒng）加工（gōng）

槍（qiāng）鑽屬（shǔ）於非平衡鑽頭，不平衡的槽形意味著切（qiē）削力不平衡。

為（wéi）了減少鑽頭周邊的徑（jìng）向切削力，需要靠（kào）導套或引導孔分（fèn）擔。

典型的槍鑽機床上配有槍鑽引導（dǎo）套，而本例所選（xuǎn）的車（chē）銑加（jiā）工（gōng）中心不是槍鑽專用機床，沒有配備導套，且沒有夾具，無法設（shè）計導套（tào）。

因此，筆者考慮用鑽削引導孔的方式來平衡槍（qiāng）鑽切削力。通過大量實驗數據（jù）得出：

槍鑽引導孔的深度（dù）應為1～2倍（bèi）槍鑽直（zhí）徑，直徑應比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試驗與分析

深（shēn）孔加工工序草圖如圖3所示（shì），由圖（tú）可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行（háng）零（líng）件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不同（tóng）廠家（jiā）的鑽頭按不同切削（xuē）參（cān）數（shù）進行試驗加工;鑽深孔時，我們選（xuǎn）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（le）多個孔的（de）鑽削試驗。

(1)引導（dǎo）孔加工。

鑽引導（dǎo）孔時，在滿足槍鑽引導作用（yòng）的（de）前提下，筆者也兼顧了刀具（jù）成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國產的四平合金鑽頭進（jìn）行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具切削參數（shù）比國產刀具要高許多，轉速（sù）可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較（jiào）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，加工效率遠低於（yú）進口刀具，費用同樣遠遠低於（yú）進口刀具的費用。

經試驗（yàn），兩種刀具的（de）加工質量相似（sì）。因為此零件的批量小且加工件數少，在（zài）滿足加工質量的前提下，我們選擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種加工方案進行（háng）試驗加工：

一種是進入導向孔和退出深（shēn）孔時，均采取小於鑽削時轉數和進給率的方法進行深（shēn）孔加工（gōng）;

另一種是以較低轉數和進給率反（fǎn）轉進入（rù）導向孔，以零轉數和G0的速度快速（sù）退出深孔的加（jiā）工方法。

經過試驗加工發現：第一種加工（gōng）方法（fǎ）加（jiā）工效率低（dī）且（qiě）零件表麵質量差，而第二種（zhǒng）加工方法，加工效（xiào）率高且質量較好。

因此（cǐ），在保證足夠冷卻壓力的情況下，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把槍鑽加工到第4件零（líng）件時，加工聲音異常，於是調低進給倍率為90%，繼續（xù）加工，可順利完（wán）成第4件和第5件的（de）加工，但加工到第6件時，加工到（dào）孔深（shēn）78mm時，鑽頭折斷。

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

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

而且在固定（dìng）所有因素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後（hòu），深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標（biāo）準”工（gōng）序，不受操作員技術的影響，隻要（yào）是一個高（gāo）質量的槍鑽便可在生產過程中提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同（tóng）時在高壓內冷和（hé）導向滿（mǎn）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（qiáng），有一定的推廣（guǎng）價值。