​CNC數控機床深孔加（jiā）工（gōng）要訣

什麽叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工是機械（xiè）加工中的一（yī）道難題，尤其是大深徑比的深孔加工（gōng），難點在於刀（dāo）具細長，剛性差、強度低，易引起刀具偏斜，且散熱困難（nán），排屑不易，經常產（chǎn）生直徑（jìng）變大、出現錐形或孔偏斜等（děng）現象，從而達不到質量要（yào）求。

航空（kōng）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（shēn）徑比更增加了（le）此零件的加工難度，為（wéi）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（de）試切加工，選擇合適的加工參數，最終（zhōng）確（què）定了合（hé）理的加工方（fāng）法。

一、零件簡介

某噴嘴類零件，總長為105mm，杆部內孔（kǒng）為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（hé）金孔加工相對於一般鋼材切削加工，刀具（jù）壽命要低50%以上，且加工效（xiào）率低，成（chéng）本高。高溫合金孔加（jiā）工（gōng）主要難點（diǎn）是：

①切（qiē）削力大，消耗機床功（gōng）率大;

②孔加工是半封閉的切削，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（pǔ）通鋼材快得多，且需要切（qiē）削性能更好的刀具（jù）材料。

為了解（jiě）決以上（shàng）加工難點，加工此深孔（kǒng）時，必須選擇合適的加工設備和刀具，保證零件的加工精度。

二、加工工藝設計和分析

零（líng）件深孔加工選用常規的鑽削方式，需加長麻花鑽（zuàn），而且要斷屑加工，不（bú）僅加工精度低（dī）、表麵粗糙度差,加工效率低（dī）、操作者勞動（dòng）強度大、質量難以保證（zhèng），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（zé）深孔（kǒng）加工專用刀具。

設備的（de）選（xuǎn）用考慮到本公（gōng）司產品類型多，深（shēn）孔加工產品（pǐn）結構差（chà）異大，且生產批量較小（xiǎo），不（bú）可能購置深（shēn）孔（kǒng）加工（gōng）專用機床，為了更好地保證深孔精（jīng）度要求，結合工廠（chǎng）實際，選擇合適的加工（gōng）設備來（lái）滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

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

噴（pēn）吸鑽適用於經改裝的車床、臥式加工中心，易加工工件材（cái）料（liào）;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔（kǒng）直徑不適合鑽加工Ф6mm的小（xiǎo）孔;硬質合金可轉位深孔鑽一（yī）般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞（yà）幹式深孔加工係統主要是利用壓縮空氣進行排屑和（hé）冷卻，使用（yòng）霧化切削液（yè）進（jìn）行潤滑，需專用的加工設備（bèi）。

而槍鑽適（shì）用（yòng）於加工（gōng）Ф2～Ф20mm、長徑（jìng）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（shēn）孔加工刀具的對（duì）比及（jí）本廠的實際情況，研究決定采用槍（qiāng）鑽進行此深（shēn）孔的加工。

槍鑽由（yóu）硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三（sān）部分（fèn）組成。

槍鑽鑽尖上開有（yǒu）油孔，以加強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順（shùn）利排出，並選擇（zé）韌性和抗振性（xìng）均較（jiào）佳的硬質（zhì）合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度（dù）和（hé）耐（nài）磨性;鑽杆一般（bān）選用40Cr無縫鋼管。

其原理是高壓油由（yóu）鑽（zuàn）杆後部中孔（kǒng）注入，經腰形（xíng）孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工（gōng）件孔壁間空間排出，故稱外排（pái）屑。

此類深孔鑽前角一般為0°，以便製造。它（tā）無橫刃，鑽（zuàn）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.設備

槍（qiāng）鑽是用來鑽削回轉工件中心上的（de）孔，加工時，通常是工件（jiàn）旋（xuán）轉，鑽頭作直線進給，較適用於（yú）加工中心及配備高壓冷（lěng）卻係統的車床與（yǔ）立式機床、刀（dāo）具或工件旋轉場合。

綜合（hé）考慮槍鑽加工的應用場合及公司現有設備情況，在（zài）此零件加工時，筆者選擇了車銑複合加工中心（xīn），此設（shè）備既可實現（xiàn）零件旋（xuán）轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的（de）應用場合。可以進行（háng）鑽孔加工。

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。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠（kào）導（dǎo）套或引導孔分擔（dān）。

典型的槍鑽機床上配（pèi）有槍鑽引導套（tào），而本例所選的車銑加工（gōng）中心不是槍鑽專用機床（chuáng），沒有配備導套（tào），且沒有夾具，無法設計導套。

因（yīn）此，筆（bǐ）者考慮（lǜ）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倍槍鑽直徑，直徑應比槍鑽鑽頭直（zhí）徑大0.004～0.012mm較合適。

4.工藝試（shì）驗與（yǔ）分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三（sān）爪裝夾，以定（dìng）位，夾緊（jǐn），按車（chē）端麵→鑽導向孔→鑽深孔的順序進行（háng）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數進行試驗加工;鑽（zuàn）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多個孔的鑽削試驗（yàn）。

(1)引導孔加工（gōng）。

鑽引導孔時，在滿足槍鑽引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成本問題，分別選擇進口的伊斯卡中空（kōng）內冷合金鑽頭和國產（chǎn）的四（sì）平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發現進口刀具（jù）切削參數（shù）比國（guó）產刀（dāo）具要高許多，轉速可以達（dá）到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損（sǔn），但（dàn）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，加工效率遠低於進口刀具（jù），費用同樣遠遠低於進口刀具的費用。

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

(2)深孔加（jiā）工。

深孔加工（gōng）我（wǒ）們采用了（le）兩種加工方案進行試驗（yàn）加工：

一種是進入導（dǎo）向（xiàng）孔和退出（chū）深孔時，均采取小於鑽削（xuē）時轉數和進給率（lǜ）的方法進行深孔加工;

另一種是以較低（dī）轉數和進（jìn）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（gōng）方法（fǎ）。

經過試驗加（jiā）工發現：第一種加工方法加工效率低且（qiě）零件表麵質量（liàng）差，而第二種加工（gōng）方法，加工效率高且（qiě）質量較好。

因此，在保證足夠冷卻壓力的情況下，選擇（zé）第二種加工（gōng）方法（fǎ）進行了刀具壽命試驗。

試驗過程中發現（xiàn），1把槍鑽加工到第4件零件時，加工聲音（yīn）異（yì）常，於是調低進給倍率為90%，繼續加（jiā）工，可順利（lì）完（wán）成第4件和第5件的加工，但加（jiā）工到第6件時，加工到孔深78mm時，鑽頭折斷。

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

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

而且在固定所有因（yīn）素，如主軸轉速、進給速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便（biàn）成為一個簡易的“標準”工序（xù），不（bú）受操（cāo）作員技術的影響，隻要是一個高（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（zuàn）機床，同時在高壓內冷和導向滿足的情況下也適用（yòng）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。