淺析深孔的加工方案

張堃

摘 要：在數控加工中常遇到孔的加工，如定位銷孔、螺紋底孔、挖槽加工預鉆孔等。采用立式加工中心和數控銑床進行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工，則較為困難，在深孔加工中除合理選擇切削用量外，還需解決三個主要問題：排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。在實際生產過程中應根據工件的加工特點與要求正確靈活地運用切削循環指令。文章從深孔的特點出發聯系數控加工介紹深孔及小孔的加工方案。

關鍵詞：深孔加工；小孔

1 深孔加工的特點

一般將長徑比為L/D>5的孔稱為深孔。深孔加工與一般孔的加工相比較，具有以下特點：

1、加工中易產生孔的軸線歪斜。

因為深孔加工刀具長而細，強度和剛度較差，加工中易發生偏斜和振動。

2、刀具的冷卻散熱條件差，切削溫度升高，使刀具耐用度降低。

3、排屑困難。

排屑排除過程中不僅會劃傷已加工表面，嚴重時還會引起刀具崩刃或折斷。為了解決以上問題，工藝上應采用下列措施：

（1）為解決刀具偏斜，宜采用工件旋轉的方式及改進刀具導向結構。

（2） 為解決散熱和排屑問題，采用壓力輸送切削液以冷卻刀具和排出切屑。同時改進刀具結構，使其既能有一定壓力的切削液和斷屑，又有利于切屑順利排出。

2 深孔加工的編程指令及自動編程

1.深孔加工指令格式

大多數的數控系統都提供了深孔加工指令，這里以FANUC系統為例來進行敘述。FANUC系統提供了G73和G83兩個指令：G73為高速深孔往復排屑鉆指令，G83為深孔往復排屑鉆指令。其指令格式為：

2.深孔加工的動作

深孔加工動作是通過Z軸方向的間斷進給，即采用啄鉆的方式，實現斷屑與排屑的。雖然G73和G83指令均能實現深孔加工，而且指令格式也相同，但二者在Z向的進給動作是有區別的，圖1和圖2分別是G73和G83指令的動作過程。

從圖1和圖2可以看出，執行G73指令時，每次進給后令刀具退回一個d值（用參數設定）；而G83指令則每次進給后均退回至R點，即從孔內完全退出，然后再鉆入孔中。深孔加工與退刀相結合可以破碎鉆屑，令其小得足以從鉆槽順利排出，并且不會造成表面的損傷，可避免鉆頭的過早磨損。

G73指令雖然能保證斷屑，但排屑主要是依靠鉆屑在鉆頭螺旋槽中的流動來保證的。因此深孔加工，特別是長徑比較大的深孔，為保證順利打斷并排出切屑，應優先采用G83指令。

3 對直徑較小的孔的加工

對直徑小于20mm且長徑比達100：1的深孔，多采用槍鉆加工，它可以一次加工全部孔深，大大簡化了加工工藝，且加工精度較高。槍鉆的工作部分由高速鋼或硬質合金與無縫鋼管壓制成形的鉆桿對焊而成，工作時工件旋轉，鉆頭進給，同時高壓切削液由鉆桿尾部注入，冷卻切削后沿鉆桿凹槽將切屑沖刷出來。

槍鉆切削部分的主要特點是僅在軸線一側有切削刃，沒有橫刃。內刃切出的孔有錐形凸臺，有助于鉆頭的定心導向。若合理配置內外刃偏角與鉆頭偏距，可使兩刃產生的徑向力相互抵消一部分。可控制外、內刃切削時產生恰當的徑向合力與孔壁支撐反力平衡，維持槍鉆鉆頭的平穩性，并使槍鉆沿軸線方向前進，這是槍鉆特有的性能。鉆頭刃磨時，內刃前刀面應低于鉆頭軸心的距離。這樣，既可使鉆心切削刃的工作后角大于零，改善加工狀況，同時又可使，芯柱也附加起定心導向的作用。

4 解決孔加工產生的一般問題

1、常出現的一些問題如下：

（1）鉆孔時產生振動或者不圓

（2） 鉆出的孔直徑增大

（3）孔位超差或者孔發生歪斜現象

（4）鉆頭折斷，或者發生崩刃

（5）孔壁表面粗糙增大

2、解決的方法：

（1）修磨橫刃，減小橫刃長度，使用新尖點鉆是比較理想的選擇，其無橫刃結構使軸向切削力大幅度降低，左右刃要對稱，擺差在允許范圍內，降低進給率，將刃帶上的積屑瘤用油石修整到合格。

（2）改變工藝順序，調整或者更換軸承，或改進夾具與定位裝置。

（3）鉆桿伸出過長時必須有導向套，采用合適間隙的導向套，先打中心孔再鉆孔。

（4）加大切削液流量，選擇性能好的切削液。

（5）減小機床、工件、夾具的彈性變形，改進夾緊定位，增加動力頭重錘重量示著較加二次進給。

（6）增加熱處理工藝，適當提高工件硬度。

（7）將鉆頭磨鋒利，校直或更換。及時發現崩刃情況，當加工較硬的鋼件時，后角要適當減小。

（8）修磨鉆頭頂角，盡可能降低鉆孔軸向力除慣性將要鉆通時，改為手動進給，并控制進給量。

5 結束語

目前，孔加工的高速化明顯滯后于其他切削加工。零件的快捷生產是制造業賴以生存的重要條件，因而孔加工技術不能成為機械加工的瓶頸工藝，它必須沿著切削高速化的方向快速跟進，盡快步入高速高精度化的加工行列。通過合理地設置鉆孔加工參數和適當地修改后置處理文件，使自動編程產生的程序能滿足深孔加工的斷屑、保證刀具充分冷卻等實際情況。

參考文獻

[1]肖詩綱主編《刀具材料及其合理選擇》 機械工業出版社

[2]孫家寧主編《金屬切削原理與刀具》