CNC數控機（jī）床深孔加工要訣

什麽（me）叫深孔（kǒng）?

深孔是指孔深與（yǔ）孔徑比L/d≥5的孔，深孔加工（gōng）是機（jī）械加工中的一道難（nán）題，尤其是大深徑比的深孔加（jiā）工，難點在於（yú）刀具細長，剛性差、強（qiáng）度低，易引起刀具偏斜（xié），且散熱困（kùn）難，排屑不易，經常產（chǎn）生直徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達（dá）不到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為105mm，深徑比達（dá）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（kǒng），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（de）加工參（cān）數，最終確定了合理的加工方法。

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（biǎo）麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬於深孔（kǒng）加工的零件（jiàn），其（qí）材料為難加工的GH4169。

這類（lèi）高溫合金孔（kǒng）加工相對於一般鋼（gāng）材切削加工，刀具壽命（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切削力大，消耗機床功率大;

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

③用普（pǔ）通的鑽削方（fāng）法難以保證高溫合金孔（kǒng）的精（jīng）度（dù）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。

為了解決以上加（jiā）工難點，加工此（cǐ）深孔時，必（bì）須（xū）選擇合（hé）適的加工（gōng）設備和刀具，保證零件的加（jiā）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（zuàn）削方式，需加長麻（má）花鑽，而且要（yào）斷屑加工，不僅加工精度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低、操（cāo）作者勞動強度大、質量難以保證，而且很容易引起堵屑或折斷鑽頭，造成（chéng）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（bèi）的選用考慮到本公司產品類型多，深孔加（jiā）工產品結構差異大，且生產（chǎn）批量較小，不可能購置深孔加工專用機床（chuáng），為了更好地保證深（shēn）孔精度要求，結（jié）合工廠實際，選擇（zé）合適的加工設（shè）備來滿足深孔加工的（de）技（jì）術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸鑽、套（tào）料鑽、硬質（zhì）合金可轉位（wèi）深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞（yà）幹式深（shēn）孔加（jiā）工係統（tǒng）等類型。

噴吸（xī）鑽適用於經改裝的車床、臥式（shì）加工中心，易加工工件材料;套料（liào）鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工Ф6mm的小孔;硬質（zhì）合金可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔加工係統主要是（shì）利用壓縮（suō）空氣（qì）進（jìn）行排屑和冷卻，使用霧化（huà）切（qiē）削液進行潤滑，需專用的加工設備。

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

經對上述幾（jǐ）種深孔加工刀具的對比及本廠的實際情（qíng）況，研究決定采（cǎi）用槍鑽進行此深孔（kǒng）的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍（qiāng）鑽鑽（zuàn）尖上開有油孔，以加強鑽（zuàn）頭冷（lěng）卻潤滑和使切屑順利排出，並選擇韌性和抗振性均較佳的硬質（zhì）合金（jīn）作為基體，表麵可塗（tú）TiC或TiN，以（yǐ）提高（gāo）鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆一般選用40Cr無縫鋼管。

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）削區後迫使切（qiē）屑隨切削液（yè）由V型槽與工（gōng）件孔壁間空間排出，故稱外排屑。

此類深（shēn）孔鑽前角一般為（wéi）0°，以便製造。它無（wú）橫刃，鑽尖偏離軸線（xiàn），鑽孔（kǒng）時鑽尖前方形成（chéng）小圓錐，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（zuàn）削回轉工件（jiàn）中心上的孔，加工時，通常是（shì）工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給，較適用於加工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。

綜合考慮（lǜ）槍鑽加（jiā）工的應用（yòng）場合及公司現有設（shè）備情況（kuàng），在此零件加工時，筆者（zhě）選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設（shè）備既（jì）可實現零（líng）件旋轉，又配（pèi）備高壓內冷係（xì）統，滿足槍鑽的應用場合。可以進行鑽孔（kǒng）加工。

3.槍（qiāng）鑽引導孔加工

槍鑽（zuàn）屬於（yú）非（fēi）平衡鑽頭，不平衡（héng）的槽形意味著切削力不平衡。

為了減少鑽頭周邊的（de）徑向切削力，需要靠導套或引導孔分擔。

典型的槍鑽機床上配（pèi）有槍鑽引導套，而本例所選的車銑加工中心不是槍鑽專用（yòng）機床，沒（méi）有配備導套，且（qiě）沒有夾具，無法設（shè）計導套。

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

槍鑽引導孔的深度應為1～2倍槍鑽（zuàn）直徑，直徑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（xù）草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端麵→鑽導向孔→鑽（zuàn）深孔的順序進（jìn）行零件（jiàn）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;鑽深孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽（zuàn），以（yǐ）不同的加工方法和不同的切削參（cān）數進行了多個孔的鑽（zuàn）削試驗。

(1)引導孔加工。

鑽引（yǐn）導孔（kǒng）時，在滿足槍鑽引（yǐn）導作用的前提（tí）下，筆者也兼顧（gù）了刀具成（chéng）本問題，分別選擇進口的（de）伊（yī）斯卡中空內冷（lěng）合金鑽（zuàn）頭和（hé）國（guó）產的四平合金鑽頭進行（háng）了試切加工。

經過多個孔的試驗加工，發（fā）現（xiàn）進口刀具切削（xuē）參數比國產刀（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，但費用（yòng）較高;國產刀具的切（qiē）削參數偏低，轉速為600r/min，進給（gěi）率（lǜ）僅為20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具，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，我們選擇了費用較低的四（sì）平合金（jīn）鑽頭。

(2)深孔（kǒng）加工。

深孔加工我們采用了兩（liǎng）種加（jiā）工方案進行試驗加工：

一種是進入導向孔和退出深孔時，均采取小於鑽削（xuē）時轉數和進給率（lǜ）的方法（fǎ）進行深孔加（jiā）工;

另一種是以較低轉數和進給率（lǜ）反轉進入（rù）導向孔，以零轉數和G0的速度快速退出深孔的加工方（fāng）法。

經過試驗加工發現：第一種加工方法加工（gōng）效率低且零件表麵質量差，而第二種加（jiā）工方法，加工效率高且質量較好（hǎo）。

因此，在保證足（zú）夠冷卻（què）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（zuàn）加工（gōng）到第4件零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可（kě）順利完成第4件和第5件（jiàn）的加工，但（dàn）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（dī）進（jìn）給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折（shé）斷。

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

而且在固定（dìng）所有因（yīn）素，如主軸（zhóu）轉（zhuǎn）速（sù）、進給（gěi）速度和冷卻液壓力後，深孔鑽這個工序便成為（wéi）一（yī）個簡易的“標準”工序，不受操作（zuò）員技術的影響（xiǎng），隻要是一個高質量（liàng）的槍鑽（zuàn）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（jī）床，同（tóng）時（shí）在高壓內冷和導向滿足的（de）情況（kuàng）下也適用於車銑複（fù）合加工中心和數控車床（chuáng），經濟適用性強，有一定的推廣價值。