深孔加工常見(jiàn)加工方式，三級(jí)鉆孔加工法的介紹

正常鉆削技術(shù)所生產(chǎn)的孔，其孔深極少超過(guò)5倍直徑，而在深孔鉆削中，此比例可高達(dá)150﹕1，并且任何孔深大于5倍直徑都應(yīng)稱為深孔。

深孔加工常見(jiàn)加工方式

BTA系統(tǒng)中，鉆頭與鉆桿為中空?qǐng)A柱體，提高了刀具剛性和快速拆裝問(wèn)題。其工作原理如視頻所示，切削液經(jīng)加壓從入口進(jìn)入授油器后通過(guò)鉆桿與孔壁形成的密封環(huán)狀空間，流向切削部分進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，并將切屑?jí)喝脬@頭上的出屑口，經(jīng)鉆桿內(nèi)腔從出口排出。BTA 系統(tǒng)主要適用于直徑φ＞12mm 的深孔加工。

▲B(niǎo)TA系統(tǒng)原理

槍鉆的鉆柄是空的，由內(nèi)外部供應(yīng)的切削液流經(jīng)鉆頭內(nèi)輸送管，并強(qiáng)行流經(jīng)切削頭內(nèi)的孔。鉆柄外側(cè)有一個(gè)沿著長(zhǎng)度方向的V形槽，切削液攜帶切屑通過(guò)此V形槽，并經(jīng)過(guò)鉆頭外側(cè)，最終切屑從孔中排出。槍鉆可應(yīng)用于普通加工中心，但是需要高壓力的切削液。

▲槍鉆系統(tǒng)示意圖

深孔加工任務(wù)實(shí)例

某殼體零件（見(jiàn)圖）有兩個(gè)直徑4mm、1個(gè)直徑5mm且深度都超過(guò)700mm的深孔。普通設(shè)備無(wú)法加工，必需使用專用的深孔加工設(shè)備——數(shù)控深孔鉆床。數(shù)控深孔鉆機(jī)床是專門(mén)用于深孔加工的數(shù)控設(shè)備，加工的孔徑小、深度大，孔徑與孔深比達(dá)到1﹕100，一般的數(shù)控設(shè)備無(wú)法完成。

▲深孔零件

數(shù)控深孔鉆工作原理是采用不對(duì)稱切削加工，不需用傳統(tǒng)的中心鉆來(lái)完成定位要求。

▲數(shù)控深孔鉆

深孔加工方案改進(jìn)過(guò)程

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，1個(gè)深孔加工動(dòng)作宜采用“三級(jí)加工法”：定位鉆削、導(dǎo)向鉆削及正常鉆削，稱為“三級(jí)鉆孔技術(shù)”。

三級(jí)鉆孔需要根據(jù)不同的鉆孔深度采用不同的切削速度目前機(jī)床自帶的數(shù)控鉆孔指令只能完成1個(gè)鉆孔深度和1個(gè)切削速度，如何使用常用的鉆孔指令來(lái)實(shí)現(xiàn)三級(jí)鉆孔可分兩種方法：①手動(dòng)干預(yù)：根據(jù)不同的鉆孔深度，人為的手動(dòng)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)切削速度。②重復(fù)進(jìn)給：對(duì)同一個(gè)孔分別進(jìn)行編制3個(gè)鉆孔程序，指令不同的鉆孔深度和切削速度，進(jìn)行重復(fù)操作。

深孔加工改進(jìn)方法

對(duì)于上述兩種方法的弊端，開(kāi)發(fā)一個(gè)三級(jí)階梯鉆削指令方案。分別賦予三級(jí)深度與三種不同速度，通過(guò)參數(shù)化、智能化及人性化設(shè)計(jì)，省去手動(dòng)干預(yù)的繁瑣與重復(fù)進(jìn)給所浪費(fèi)的時(shí)間。

1）格式。G65 P9003 U－10 V－30 Z－375 B5 C10 F40 R3 T0（或T1）

X＿＿＿Y＿＿＿

……

G67

M30

2）參數(shù)。第一鉆孔深度U，第二鉆孔深度V，最終鉆孔深度Z，一級(jí)鉆孔速度B，二級(jí)鉆孔速度C，最終鉆孔速度F，鉆孔初始點(diǎn)R，T0鉆不通孔，T1鉆通孔。

3）使用說(shuō)明。

①程序必須指令Z（最終鉆孔深度）、F（最終鉆孔速度）、R（鉆孔初始點(diǎn)）、T0（鉆不通孔）或T1（鉆通孔），否則出現(xiàn)報(bào)警（9001）。

②鉆孔初始點(diǎn)＜第一鉆孔深度＜第二鉆孔深度＜最終鉆孔深度，即R＞U＞V＞Z，否則出現(xiàn)提示報(bào)警。

③一級(jí)鉆孔速度＜二級(jí)鉆孔速度＜最終鉆孔速度，否則出現(xiàn)提示報(bào)警。

④如不適用第一鉆孔深度與第二鉆孔深度V時(shí)，可直接使用最終鉆孔深度Z來(lái)完成鉆孔。

⑤當(dāng)指令第一鉆孔深度U時(shí)，必須指令一級(jí)鉆孔速度B。

⑥當(dāng)指令第二鉆孔深度時(shí)，必須指令二級(jí)鉆孔速度C。

⑦當(dāng)只使用兩級(jí)深度鉆孔時(shí)，只能使用深度U、Z。

附：深孔加工常見(jiàn)問(wèn)題解決措施

由以上案例可見(jiàn)，在深孔加工過(guò)程中，被加工件尺寸精度、表面質(zhì)量以及刀具的壽命等問(wèn)題都亟待解決的，下面總結(jié)了深孔加工中常見(jiàn)的10種問(wèn)題及解決措施。

01 孔徑增大，誤差大

1）產(chǎn)生原因。鉸刀外徑尺寸設(shè)計(jì)值偏大或鉸切削刃口有毛刺；切削速度過(guò)高；進(jìn)給量不當(dāng)或加工余量過(guò)大；鉸刀主偏角過(guò)大；鉸刀彎曲；鉸切削刃口上粘附著切屑瘤；刃磨時(shí)鉸切削刃口擺差超差；切削液選擇不合適；安裝鉸刀時(shí)錐柄表面油污未擦干凈或錐面有磕碰傷；錐柄的扁尾偏位裝入機(jī)床主軸后錐柄圓錐干涉；主軸彎曲或主軸軸承過(guò)松或損壞；鉸刀浮動(dòng)不靈活；與工件不同軸以及手鉸孔時(shí)兩手用力不均勻，使鉸刀左右晃動(dòng)。

2）解決措施。根據(jù)具體情況適當(dāng)減小鉸刀外徑；降低切削速度；適當(dāng)調(diào)整進(jìn)給量或減少加工余量；適當(dāng)減小主偏角；校直或報(bào)廢彎曲的不能用的鉸刀；用油石仔細(xì)修整到合格；控制擺差在允許的范圍內(nèi)；選擇冷卻性能較好的切削液；安裝鉸刀前必須將鉸刀錐柄及機(jī)床主軸錐孔內(nèi)部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調(diào)整或更換主軸軸承；重新調(diào)整浮動(dòng)卡頭，并調(diào)整同軸度；注意正確操作。

02 孔徑縮小

1）產(chǎn)生原因。鉸刀外徑尺寸設(shè)計(jì)值偏??；切削速度過(guò)低；進(jìn)給量過(guò)大；鉸刀主偏角過(guò)??；切削液選擇不合適；刃磨時(shí)鉸刀磨損部分未磨掉，彈性恢復(fù)使孔徑縮??；鉸鋼件時(shí)，余量太大或鉸刀不鋒利，易產(chǎn)生彈性恢復(fù)，使孔徑縮小以及內(nèi)孔不圓，孔徑不合格。

2）解決措施。更換鉸刀外徑尺寸；適當(dāng)提高切削速度；適當(dāng)降低進(jìn)給量；適當(dāng)增大主偏角；選擇潤(rùn)滑性能好的油性切削液；定期互換鉸刀，正確刃磨鉸刀切削部分；設(shè)計(jì)鉸刀尺寸時(shí)，應(yīng)考慮上述因素，或根據(jù)實(shí)際情況取值；作試驗(yàn)性切削，取合適余量，將鉸刀磨鋒利。

03 鉸出的內(nèi)孔不圓

1）產(chǎn)生原因。鉸刀過(guò)長(zhǎng)，剛性不足，鉸削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)；鉸刀主偏角過(guò)??；鉸切削刃帶窄；鉸孔余量偏；內(nèi)孔表面有缺口、交叉孔；孔表面有砂眼、氣孔；主軸軸承松動(dòng)，無(wú)導(dǎo)向套，或鉸刀與導(dǎo)向套配合間隙過(guò)大以及由于薄壁工件裝夾過(guò)緊，卸下后工件變形。

2）解決措施。剛性不足的鉸刀可采用不等分齒距的鉸刀，鉸刀的安裝應(yīng)采用剛性聯(lián)接，增大主偏角；選用合格鉸刀，控制預(yù)加工工序的孔位置公差；采用不等齒距鉸刀，采用較長(zhǎng)、較精密的導(dǎo)向套；選用合格毛坯；采用等齒距鉸刀鉸削較精密的孔時(shí)，應(yīng)對(duì)機(jī)床主軸間隙進(jìn)行調(diào)整，導(dǎo)向套的配合間隙應(yīng)要求較高或采用恰當(dāng)?shù)膴A緊方法，減小夾緊力。

04 孔的內(nèi)表面有明顯的棱面

1）產(chǎn)生原因。鉸孔余量過(guò)大；鉸刀切削部分后角過(guò)大；鉸切削刃帶過(guò)寬；工件表面有氣孔、砂眼以及主軸擺差過(guò)大。

2）解決措施。減小鉸孔余量；減小切削部分后角；修磨刃帶寬度；選擇合格毛坯；調(diào)整機(jī)床主軸。

05 內(nèi)孔表面粗糙度值高

1）產(chǎn)生原因。切削速度過(guò)高；切削液選擇不合適；鉸刀主偏角過(guò)大，鉸切削刃口不在同一圓周上；鉸孔余量太大；鉸孔余量不均勻或太小，局部表面未鉸到；鉸刀切削部分?jǐn)[差超差、刃口不鋒利，表面粗糙；鉸切削刃帶過(guò)寬；鉸孔時(shí)排屑不暢；鉸刀過(guò)度磨損；鉸刀碰傷，刃口留有毛刺或崩刃；刃口有積屑瘤；由于材料關(guān)系，不適用于零度前角或負(fù)前角鉸刀。

2）解決措施。降低切削速度；根據(jù)加工材料選擇切削液；適當(dāng)減小主偏角，正確刃磨鉸切削刃口；適當(dāng)減小鉸孔余量；提高鉸孔前底孔位置精度與質(zhì)量或增加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；根據(jù)具體情況減少鉸刀齒數(shù)，加大容屑槽空間或采用帶刃傾角的鉸刀，使排屑順利；定期更換鉸刀，刃磨時(shí)把磨削區(qū)磨去；鉸刀在刃磨、使用及運(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)采取保護(hù)措施，避免碰傷；對(duì)已碰傷的鉸刀，應(yīng)用特細(xì)的油石將碰傷的鉸刀修好，或更換鉸刀；用油石修整到合格，采用前角5°－10°的鉸刀。

06 鉸刀的使用壽命低

1）產(chǎn)生原因。鉸刀材料不合適；鉸刀在刃磨時(shí)燒傷；切削液選擇不合適，切削液未能順利地流動(dòng)，切削處以及鉸切削刃磨后表面粗糙度值太高。

2）解決措施。根據(jù)加工材料選擇鉸刀材料，可采用硬質(zhì)合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴(yán)格控制刃磨切削用量，避免燒傷；經(jīng)常根據(jù)加工材料正確選擇切削液；經(jīng)常清除切屑槽內(nèi)的切屑，用足夠壓力的切削液，經(jīng)過(guò)精磨或研磨達(dá)到要求。

07 鉸出的孔位置精度超差

1）產(chǎn)生原因。導(dǎo)向套磨損；導(dǎo)向套底端距工件太遠(yuǎn)；導(dǎo)向套長(zhǎng)度短、精度差以及主軸軸承松動(dòng)。

2）解決措施。定期更換導(dǎo)向套；加長(zhǎng)導(dǎo)向套，提高導(dǎo)向套與鉸刀間隙的配合精度；及時(shí)維修機(jī)床、調(diào)整主軸軸承間隙。

08 鉸刀刀齒崩刃

1）產(chǎn)生原因。鉸孔余量過(guò)大；工件材料硬度過(guò)高；切削刃擺差過(guò)大，切削負(fù)荷不均勻；鉸刀主偏角太小，使切削寬度增大；鉸深孔或盲孔時(shí)，切屑太多，又未及時(shí)清除以及刃磨時(shí)刀齒已磨裂。

2）解決措施。修改預(yù)加工的孔徑尺寸；降低材料硬度或改用負(fù)前角鉸刀或硬質(zhì)合金鉸刀；控制擺差在合格范圍內(nèi)；加大主偏角；注意及時(shí)清除切屑或采用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質(zhì)量。

09 鉸刀柄部折斷

1）產(chǎn)生原因。鉸孔余量過(guò)大；鉸錐孔時(shí)，粗精鉸削余量分配及切削用量選擇不合適；鉸刀刀齒容屑空間小，切屑堵塞。

2）解決措施。修改預(yù)加工的孔徑尺寸；修改余量分配，合理選擇切削用量；減少鉸刀齒數(shù)，加大容屑空間或?qū)⒌洱X間隙磨去一齒。

10 鉸孔后孔的中心線不直

1）產(chǎn)生原因。鉸孔前的鉆孔偏斜，特別是孔徑較小時(shí)，由于鉸刀剛性較差，不能糾正原有的彎曲度；鉸刀主偏角過(guò)大；導(dǎo)向不良，使鉸刀在鉸削中易偏離方向；切削部分倒錐過(guò)大；鉸刀在斷續(xù)孔中部間隙處位移；手鉸孔時(shí)，在一個(gè)方向上用力過(guò)大，迫使鉸刀向一端偏斜，破壞了鉸孔的垂直度。

2）解決措施。增加擴(kuò)孔或鏜孔工序校正孔；減小主偏角；調(diào)整合適的鉸刀；調(diào)換有導(dǎo)向部分或加長(zhǎng)切削部分的鉸刀；注意正確操作。