什么叫（jiào）深孔?

深孔（kǒng）是指孔深与孔径（jìng）比L/d≥5的（de）孔，是机械加工中（zhōng）的一道难（nán）题，尤（yóu）其是大深径（jìng）比（bǐ）的深孔（kǒng）加（jiā）工（gōng），难点在（zài）于刀具细长（zhǎng），刚性（xìng）差、强度低（dī），易引起刀具偏斜，且散（sàn）热困难，排屑不易，经常产生（shēng）直径变大（dà）、出现（xiàn）锥形（xíng）或孔偏斜等（děng）现象，从而达不到质量要（yào）求。

本文（wén）介绍的航空发动机某喷（pēn）嘴类零件，孔径为Ф6mm，孔深为105mm，深径比（bǐ）达（dá）17：1。超大的深径比更增加了此（cǐ）零（líng）件的加（jiā）工难度，为了加工出合格孔，需制定合理的（de）加工方案，选择合适的加工设备和刀（dāo）具。笔者经（jīng）过试件的试（shì）切加工，选择合适（shì）的加工参数，确（què）定了合（hé）理的加工（gōng）方法（fǎ）。

一、零件简介

某喷嘴类零件，总长为（wéi）105mm，杆部内孔为φ6+0.12mm，壁厚（hòu）为2mm，表面粗糙（cāo）度为Ra3.2μm，深径比为17：1，属于深（shēn）孔加工的零件，其（qí）材（cái）料为难加工（gōng）的GH4169。这类高温合（hé）金孔加工相对于一般钢材切削加工，刀具寿命要低50%以上，且加工效率低，成本高。高温合（hé）金孔加（jiā）工主要难点是：①切削力（lì）大，消耗机床功率大;②孔加工（gōng）是半封闭的切削，产生（shēng）的高切削热（rè）和（hé）切（qiē）屑难以及（jí）时排出（chū），远离刀（dāo）尖，刀具磨损更为剧烈;③用普通的钻削方法难（nán）以确保高温合金孔的精度要求（qiú）。④高（gāo）温合金（jīn）孔加工中，刀（dāo）具磨损比加工普通钢材快（kuài）得多，且（qiě）需要切削性能（néng）更好的刀具材料。为了解决以上加工难点，加工此深孔时（shí），必须选择（zé）合适的加工设备和刀具，确保零（líng）件（jiàn）的加工精（jīng）度。

二、加工工艺（yì）设（shè）计和分析

零件（jiàn）深孔加工选用常规的钻削方式（shì），需加（jiā）长麻花钻，而且（qiě）要断屑加工（gōng），不仅加（jiā）工（gōng）精（jīng）度低、表面粗糙度差,加工效（xiào）率低（dī）、操作者劳动强度大（dà）、质量难以（yǐ）确（què）保，而且很容易引起（qǐ）堵屑或折断钻头，造成更大的加工困难，因此刀具选（xuǎn）择深孔加工专用刀（dāo）具（jù）。设备（bèi）的（de）选用（yòng）考虑到本公司产品类型多，深孔加（jiā）工产品结构差异（yì）大，且生（shēng）产批量较小，不可能（néng）购置深孔加（jiā）工专用机床（chuáng），为了更好地确保深孔精度要求，结合工厂实际，选择（zé）合适的加工设备来满足深孔加工的（de）技术要求。

1.刀具（jù）的选择

深孔（kǒng）加工的刀具有多（duō）种，如枪钻、喷吸（xī）钻（zuàn）、套料（liào）钻、硬质合金可转位深孔钻、内（nèi）排屑深孔钻和亚干式深（shēn）孔加工（gōng）系统等类型。

喷吸钻适用于经改装的车床、卧式加（jiā）工（gōng）中心（xīn），易加工工件（jiàn）材料;套料钻、内排屑深孔钻的钻孔直径不（bú）适合钻加工Ф6mm的小（xiǎo）孔;硬（yìng）质合金可转（zhuǎn）位深孔（kǒng）钻一般小钻（zuàn）削直径为Ф20mm;而亚（yà）干（gàn）式深（shēn）孔加工（gōng）系统主要是利用压缩空气进行排屑和冷却，使用雾化切削液进行润滑，需专（zhuān）用（yòng）的（de）加工设备，不适合本厂的加工情况（kuàng）。而（ér）枪钻适用于加工Ф2～Ф20mm、长径比L/D>100、表面粗糙度（dù）Ra6.3～Ra0.4μm、精度H7～H10级的深孔。

经（jīng）对上述几（jǐ）种深孔加工刀具的（de）对（duì）比及本厂的（de）实际情（qíng）况，研究（jiū）决定采（cǎi）用枪钻进（jìn）行此深孔的加工。枪钻的基（jī）本结构（gòu）如图2所示（shì）。枪钻由硬质合（hé）金钻尖、钻杆和刀柄三部分组成。枪钻（zuàn）钻尖上开有油孔，以（yǐ）加强钻头冷却（què）润滑和（hé）使切屑顺利排出（chū），并选择韧性和抗（kàng）振性均较佳的硬（yìng）质合金（jīn）作为基体，表（biǎo）面（miàn）可（kě）涂TiC或（huò）TiN，以提高钻头（tóu）的硬度和抗磨（mó）损性;钻杆一般选用40Cr无缝钢管。其原（yuán）理是高压油由钻杆后部中（zhōng）孔注（zhù）入（rù），经腰形孔到达切（qiē）削区后迫（pò）使切屑（xiè）随切削（xuē）液由V型槽（cáo）与工件（jiàn）孔壁间空（kōng）间排出，故称（chēng）外排（pái）屑（xiè）。此类（lèi）深孔钻前角（jiǎo）一（yī）般为0°，以便制（zhì）造。它无横刃，钻尖偏离（lí）轴线，钻孔时钻尖前（qián）方形成小圆锥（zhuī），可使（shǐ）切屑在钻尖处断（duàn）离为两段（duàn），使之较易排出（chū）。

2.设备（bèi）

枪钻是用来（lái）钻削（xuē）回（huí）转工件中心上的孔，加工（gōng）时，通常是（shì）工件（jiàn）旋转，钻头作直线进给（gěi），较适用于加（jiā）工中心（xīn）及（jí）配备高压冷却系统的车床与立式机床（chuáng）、刀具或工件旋转场合。综合考虑（lǜ）枪钻加工的应用场合及公司现有设备情况，在此零件加工时（shí），笔者（zhě）选（xuǎn）择了车铣复（fù）合加工中心，此设备既可实现零件旋转，又配（pèi）备高压（yā）内冷系统（tǒng），满足枪钻的应（yīng）用场合。可以（yǐ）进行钻孔（kǒng）加工。

3.枪钻（zuàn）引导孔加（jiā）工

枪钻（zuàn）属于非（fēi）平（píng）衡（héng）钻头，不平衡的槽形意味着切削力（lì）不平（píng）衡。为了减少钻头周边的（de）径向切（qiē）削力，需要（yào）靠导套或引导孔分担。典型（xíng）的枪钻机床（chuáng）上配有枪（qiāng）钻引导（dǎo）套，而本例所选的（de）车铣加工中心不（bú）是枪钻（zuàn）专用机（jī）床，没有配备导套（tào），且没有（yǒu）夹具，无法（fǎ）设计导套。因此，笔（bǐ）者考（kǎo）虑用钻（zuàn）削引导孔的方式来平衡（héng）枪钻切削（xuē）力。通过大量实验数据得出：枪钻（zuàn）引导孔的（de）深度应为（wéi）1～2倍枪钻直径，直径（jìng）应比枪钻（zuàn）钻头（tóu）直（zhí）径大0.004～0.012mm较合适（shì）。

4.工艺试验（yàn）与分析（xī）

深孔加工工序草图如图3所示，用软三（sān）爪装夹，以定位（wèi），夹紧，按（àn）车端面→钻导（dǎo）向孔→钻深孔（kǒng）的顺序进行零件的深孔（kǒng）加工。钻导向孔时，以（yǐ）不（bú）同（tóng）厂家（jiā）的钻头按（àn）不同切削参数进行试验加工（gōng）;钻深孔时，我们选择了伊斯卡的枪钻，以不同的（de）加工方法和不（bú）同（tóng）的（de）切削（xuē）参数进行（háng）了多个孔（kǒng）的钻（zuàn）削（xuē）试验。

1)引导（dǎo）孔加工

钻（zuàn）引导孔时，在满足枪（qiāng）钻（zuàn）引导作用的（de）前提下，笔者也兼顾了刀具成本问题，分别（bié）选择进口的伊斯卡中空（kōng）内冷合金钻头和国产的四平（píng）合金钻（zuàn）头进行了试切（qiē）加工。经（jīng）过多（duō）个孔的试验加工，发（fā）现进口（kǒu）刀具切削参数比国产刀具要高（gāo）许多，转速可（kě）以达到2500r/min，进（jìn）给率为50mm/min，而且较抗磨（mó）损，但费用较高;国产刀具的切削参数偏低，转速为600r/min，进给率仅为20mm/min，加工效率远低于进口刀（dāo）具，费用同样远远低于进口刀具的费用。经试验，两种刀（dāo）具的加工质量相似。因为此零件的批量小且加工件数少，在满足加工质量的（de）前提下，我们选择了费用较低（dī）的四平合金钻头。

2)深孔加工

深孔（kǒng）加工我们采用了（le）两（liǎng）种加工（gōng）方案进（jìn）行试验加（jiā）工：一种（zhǒng）是（shì）进入导（dǎo）向（xiàng）孔和退（tuì）出深孔时，均（jun1）采取小于钻削时转数和进给（gěi）率的方法（fǎ）进行深孔加工;另一种（zhǒng）是以较（jiào）低（dī）转数和进给（gěi）率反转进入（rù）导向（xiàng）孔，以（yǐ）零转（zhuǎn）数和G0的速度快速退出深孔的加工方法。经（jīng）过试验加工发（fā）现（xiàn）：一（yī）种加工方法加工效（xiào）率低（dī）且零件表面质（zhì）量差，而第二种加工方法（fǎ），加工效率高且质量较好。因此（cǐ），在确（què）保足够（gòu）冷却压力的情况（kuàng）下，选择第二种加工方法进行了刀具寿（shòu）命试验（yàn）。试验（yàn）过程中（zhōng）发现，1把枪钻加工到第4件零件时，加工声（shēng）音（yīn）异常，于是调低（dī）进给倍率为（wéi）90%，继续（xù）加工（gōng），可顺利（lì）完成第4件和第5件的（de）加（jiā）工（gōng），但加工（gōng）到第6件时，加工到孔深78mm时，钻（zuàn）头折断。经过试验，在调低进给倍率的（de）情况下，1把枪钻加工（gōng）5件零件，可防止钻头折（shé）断。

在某些（xiē）加工范围内，枪钻能解决（jué）麻花（huā）钻不能解（jiě）决的深孔和高精度孔加工问题，可钻（zuàn）出一个直线度高、表面粗糙度好的孔。而且在固定所有（yǒu）因素（sù），如主（zhǔ）轴转（zhuǎn）速（sù）、进给（gěi）速度和冷却液压（yā）力（lì）后，深孔钻这（zhè）个工序便成为一个简易的（de）“标准”工序，不受操作员技术（shù）的影响，只要是一个高质量的枪钻便可在生（shēng）产过（guò）程中提（tí）供一（yī）致的表（biǎo）现。它不仅适用于（yú）专（zhuān）用枪钻机床，同时在（zài）高压内冷和导向满足的情况下也适用于（yú）车（chē）铣复合加工中心和数控车床，经济适（shì）用（yòng）性强，有一定（dìng）的（de）推（tuī）广价（jià）值。

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