​CNC數控機床深孔（kǒng）加工要訣

什麽叫深孔?

深孔是指孔深與孔徑（jìng）比L/d≥5的孔，深孔加工是機械加工中的一道難題，尤其是大（dà）深徑比的深孔加（jiā）工，難（nán）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，經常產生直（zhí）徑變大、出現錐形或孔偏斜等現象，從而達不（bú）到質量要求。

航空發動機某噴嘴類零件，孔徑為Ф6mm，孔深為（wéi）105mm，深徑比達17：1。超大的深徑比更增加了此零件的加工（gōng）難度，為了加工出合格孔，需製（zhì）定合理的加工（gōng）方案，選擇合適的加工設備和刀具。筆者經（jīng）過試件的試切加工，選擇合適的加工（gōng）參數，最終確定了合理的加工方（fāng）法。

一、零件簡介

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

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

①切削力大，消耗機床（chuáng）功率大;

②孔加工是半封閉的（de）切（qiē）削，產生的高切削熱和切（qiē）屑難以及時排出，遠離刀尖，刀具磨損更為劇烈;

③用普通的（de）鑽削方法難以保證高溫合金孔（kǒng）的精度（dù）要求。

④高溫合金（jīn）孔加工中，刀具磨損比加工普通鋼材快得多，且需要切削（xuē）性能更好的刀（dāo）具材料。

為了解決以（yǐ）上加工難點，加工此深（shēn）孔時，必須選擇合（hé）適的加工設備和刀具（jù），保證零件的（de）加工精（jīng）度。

二、加工工（gōng）藝設（shè）計和分析（xī）

零件深孔加工選用常規的鑽削方式，需（xū）加長麻花鑽，而且要斷屑加工，不僅加（jiā）工精度低、表麵粗糙度差,加工（gōng）效率低、操作者勞動強度大、質量難（nán）以保證，而且很容易引（yǐn）起堵屑或折斷鑽頭，造成更大的加工困難，因此（cǐ）刀具最好選（xuǎn）擇深孔加工專用刀具。

設備的選用考慮（lǜ）到本公司產品類型多，深孔加工產品結構差（chà）異（yì）大，且（qiě）生產批量較小，不可能購置深孔加工專用機床，為了更好地保證深孔精度要（yào）求，結合（hé）工廠實際，選擇合適的加工設備來滿（mǎn）足深孔加工的技術要求（qiú）。

1.刀具的選擇（zé）

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

噴吸鑽適用於（yú）經改裝的車床（chuáng）、臥式加工中心，易（yì）加工工件材料（liào）;套料（liào）鑽、內排屑（xiè）深孔鑽的鑽孔直（zhí）徑不適（shì）合鑽加工Ф6mm的（de）小孔;硬質合金（jīn）可轉位深孔鑽一般最小鑽削直徑為Ф20mm;

而亞幹式深孔（kǒng）加（jiā）工係統主要是利用壓縮空氣進行（háng）排屑和冷卻，使用霧化切削液進行潤（rùn）滑，需專用的加工設備。

而（ér）槍鑽適用於加工Ф2～Ф20mm、長徑比L/D>100、表麵粗糙（cāo）度Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10級的深孔（kǒng）。

經對上述幾種深孔加工刀具（jù）的對比及本廠（chǎng）的實（shí）際情況（kuàng），研究決定采（cǎi）用槍鑽進行此深孔的加工。

槍鑽由硬質合金鑽尖、鑽杆和刀柄三部分組成。

槍鑽鑽尖上開有油孔，以（yǐ）加強鑽頭冷卻潤（rùn）滑和使切屑（xiè）順利排出，並選（xuǎn）擇韌性和抗振性均較佳的硬質合金作為基體，表麵可塗TiC或TiN，以提高鑽頭的硬度和耐磨性;鑽杆（gǎn）一般選用40Cr無縫鋼管。

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

此類深孔鑽前角一般為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，可使切屑（xiè）在鑽尖處斷離為兩段，使之較易排出。

2.設備

槍鑽是用來鑽削回轉工件（jiàn）中心上的孔，加工時，通常是工件旋轉，鑽頭作直線（xiàn）進給（gěi），較適用於加工中心及配備高壓冷卻係（xì）統的車床與立式機床、刀具或工件旋（xuán）轉場合。

綜合考慮（lǜ）槍（qiāng）鑽加工的應用場合及公司現有設備情況，在此零件加工時，筆者選擇了車銑複（fù）合加工中心，此設備既可實現零件旋（xuán）轉（zhuǎn），又（yòu）配備高壓內冷係統，滿足槍鑽的應用場合（hé）。可以（yǐ）進行鑽（zuàn）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（qiē）削力不平（píng）衡。

為了減少鑽頭周邊的徑向切削（xuē）力，需要靠導套或（huò）引導孔分擔。

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

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

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

4.工藝試驗與分（fèn）析

深孔加工工序草圖如圖（tú）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→鑽深孔的順（shùn）序進行零件的（de）深（shēn）孔加工。

鑽（zuàn）導向孔時，以不（bú）同廠家的鑽頭按不同（tóng）切削參數進行試驗加工（gōng）;鑽深（shēn）孔時，我們選擇了伊斯卡的槍鑽，以不同的加工方法（fǎ）和不（bú）同的切削參數進行了多個孔的鑽（zuàn）削試（shì）驗。

(1)引導孔加工。

鑽引導孔時，在滿足（zú）槍鑽（zuàn）引導作用的前提下，筆者也兼顧了刀具成（chéng）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的四平合金鑽頭進行了試切加工。

經過多個孔的試（shì）驗加工，發現進口刀具切削參數比國產刀具要高許多，轉速可以達到2500r/min，進給率（lǜ）為50mm/min，而且較耐（nài）磨（mó）損（sǔn），但費用較高;國（guó）產刀具的（de）切削參數偏低，轉速為600r/min，進給率僅為20mm/min，加工效率遠低（dī）於進口刀具（jù），費用同樣遠遠（yuǎn）低於進口刀（dāo）具的費（fèi）用。

經試驗，兩種刀（dāo）具的加工質（zhì）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（jiào）低的四（sì）平合金鑽頭。

(2)深孔加工。

深孔加工我們采（cǎi）用（yòng）了兩種加工方案（àn）進行試驗加工（gōng）：

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

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

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

因此，在（zài）保證足夠冷卻壓力的（de）情況下，選擇第二種加工方法進行（háng）了刀具壽命（mìng）試驗。

試驗過程中發現，1把槍鑽加工到第4件（jiàn）零件時，加工聲音異常，於是調低進給倍（bèi）率為90%，繼續加工，可順利完成第（dì）4件（jiàn）和第5件的加（jiā）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（diào）低進給（gěi）倍率的（de）情況下，1把槍鑽最多加工5件零件，可防止鑽頭折斷。

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

而且在固定所有因（yīn）素，如主軸轉（zhuǎn）速、進給速度和冷卻液（yè）壓（yā）力後，深孔鑽這個工序便成為一個簡易的“標準”工序，不受操作員技術的影（yǐng）響，隻要是一個高質量的槍鑽便可在生產過程中（zhōng）提供一致的表現。

它不僅適用於專用槍鑽機床，同時在高壓內冷和導向（xiàng）滿足的（de）情況下也適用於車銑複合（hé）加工中心和數控車床，經濟適用（yòng）性強，有一定的推廣價值。