​CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔?

深孔（kǒng）是指孔深與孔徑比L/d≥5的孔（kǒng），深孔加工是（shì）機械加工中的一道難（nán）題，尤其是大深徑比的深孔加（jiā）工，難點在於刀具細長（zhǎng），剛性差、強度低，易引起刀具（jù）偏斜，且散熱困難，排屑（xiè）不易，經常產生直徑變大、出現錐形或孔偏（piān）斜等現象，從（cóng）而達不到質量要求（qiú）。

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（dù），為了加工出合格（gé）孔，需製定合理的加工（gōng）方案，選擇合適的（de）加工設備和刀具。筆者經過試件的試切加工，選（xuǎn）擇合（hé）適的加工參數，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（kǒng）為φ6+0.12mm，壁厚為2mm，表麵粗糙度為Ra3.2μm，深徑比為（wéi）17：1，屬（shǔ）於深孔加工（gōng）的零（líng）件，其（qí）材（cái）料（liào）為難加工的GH4169。

這類高溫合金孔加工相對於一般鋼材切削加（jiā）工，刀具壽命要低（dī）50%以上（shàng），且加工效率低，成本高。高溫合金孔加工（gōng）主要難點是：

①切削力大，消耗機床（chuáng）功率大;

②孔加工是半封閉的（de）切削，產生的（de）高切削熱和切屑（xiè）難以及時排出，遠（yuǎn）離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普（pǔ）通（tōng）的鑽削方法難以保證高溫合金孔（kǒng）的精度要求。

④高溫合金孔加工中，刀具磨損（sǔn）比加（jiā）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（jiā）工難點，加工此深孔時，必須選擇合適（shì）的加工設備和刀具，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（jiā）工選用常規的（de）鑽（zuàn）削方式，需加（jiā）長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加工（gōng）精度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低（dī）、操作者勞動強（qiáng）度大、質量難以保證，而（ér）且很（hěn）容（róng）易引起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此刀具（jù）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（kě）能購置深孔加工（gōng）專用機床，為了（le）更好地保證深孔精度要求，結合（hé）工廠實際，選擇合適（shì）的加工設備來滿足深孔加工的技術要求。

1.刀具的選擇

深孔加工的刀具有多種，如槍鑽、噴吸（xī）鑽、套料鑽（zuàn）、硬質合金可轉位深孔鑽、內排屑深孔鑽和亞幹式（shì）深孔加（jiā）工係統等類型。

噴吸鑽適用於（yú）經（jīng）改裝的車床、臥式加工中（zhōng）心，易加工工（gōng）件材料;套料鑽、內排屑深孔鑽的鑽孔直徑不適合鑽加工（gōng）Ф6mm的小孔;硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽一般最小（xiǎo）鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深（shēn）孔加工係統主要是利用壓縮空氣進（jìn）行排（pái）屑和冷卻，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（yòng）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（zhǒng）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（háng）此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金（jīn）鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以加（jiā）強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑順利（lì）排出，並（bìng）選（xuǎn）擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體（tǐ），表麵可塗TiC或TiN，以提（tí）高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽（zuàn）杆一般選用40Cr無縫鋼管（guǎn）。

其原（yuán）理是高壓油由鑽杆後部中孔注入，經腰形孔到達切削區後迫使切屑隨切削液由V型槽與工件孔壁間空間排出，故（gù）稱外排屑。

此類深孔鑽前角（jiǎo）一般為0°，以便製造。它無橫刃，鑽尖偏離軸線，鑽孔時鑽尖前方形成小圓錐（zhuī），可使切屑（xiè）在鑽尖處斷離為兩段，使之較（jiào）易排出。

2.設備

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

綜合考慮槍鑽加工（gōng）的應用場合及公司現有設備情況，在此（cǐ）零件加（jiā）工時，筆（bǐ）者選擇（zé）了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零件旋轉，又配備高壓內冷係統，滿足槍鑽（zuàn）的應用場合。可以進行鑽孔加（jiā）工。

3.槍鑽（zuàn）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（bú）平衡。

為了（le）減少鑽頭周邊的徑向切削力，需要（yào）靠導套或引（yǐn）導孔分（fèn）擔。

典型的（de）槍鑽機床上配有槍（qiāng）鑽（zuàn）引導套，而本例所選的車銑加工中心不（bú）是槍（qiāng）鑽專用機床，沒有配備導（dǎo）套，且沒有夾具，無法設計導套。

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

槍鑽引導孔的深度應為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。

4.工藝試驗與分析

深孔加工工序草圖如圖3所示，由圖可知，用軟三爪裝夾，以定位，夾緊，按車端（duān）麵→鑽導向孔→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的深孔加工。

鑽導向孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭按不同切削參數進行試驗加工;鑽深（shēn）孔（kǒng）時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加（jiā）工方法和不同的（de）切（qiē）削參數進行（háng）了多個孔的鑽削試驗。

(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（zé）進口的伊斯卡中空內冷合金鑽頭和國（guó）產的四平合（hé）金鑽（zuàn）頭進行了試切加（jiā）工。

經過多個孔的試驗加工，發現進（jìn）口刀具切削參數比國產（chǎn）刀具（jù）要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率為50mm/min，而且較耐磨損，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（jiā）工效率遠低於進（jìn）口刀具，費用同樣遠遠低於進口刀具的費用（yòng）。

經試驗，兩（liǎng）種刀具的加工質量相似。因為此零件的批量小（xiǎo）且加工件數少，在（zài）滿足加工（gōng）質量（liàng）的前提下，我們選（xuǎn）擇了費用較低的四平合金鑽頭。

(2)深孔加（jiā）工。

深孔加（jiā）工我們采用了兩種加工方案進行試驗加工：

一種是（shì）進入導向孔和退出深孔（kǒng）時，均采取小於鑽削時轉數和進給率（lǜ）的方法進行深孔加工（gōng）;

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

經過試驗加工（gōng）發（fā）現：第一種加工方（fāng）法加（jiā）工效（xiào）率低且零件表（biǎo）麵質量差，而第二種加工方法，加（jiā）工效率高且（qiě）質量較好。

因此，在保證足（zú）夠（gòu）冷卻壓力的情況下，選擇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（qiāng）鑽加工到第4件零件時，加工聲（shēng）音異常，於是調低進給（gěi）倍率為90%，繼續加工，可順利完成（chéng）第4件（jiàn）和（hé）第5件的加工，但加工到第6件時，加工到（dào）孔深78mm時，鑽頭折斷。

經過試驗，在調（diào）低進給倍率的情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽（zuàn）頭（tóu）折斷。

在某些（xiē）加工範圍內，槍鑽能解決麻（má）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、表麵粗（cū）糙度好的孔。

而且在固（gù）定所有因素，如主（zhǔ）軸轉速、進給速度和冷卻（què）液壓力後，深（shēn）孔鑽（zuàn）這個工序便成為（wéi）一個簡易的“標準”工（gōng）序（xù），不受操作員技（jì）術的影（yǐng）響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產（chǎn）過程中提供一致的表現。

它不僅適用於（yú）專用槍鑽機床，同（tóng）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（guǎng）價值。