深孔加工常見加工方式，三級鉆孔加工法的介紹

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

深孔加工常見加工方式

BTA系統中，鉆頭與鉆桿為中空圓柱體，提高了刀具剛性和快速拆裝問題。其工作原理如視頻所示，切削液經加壓從入口進入授油器后通過鉆桿與孔壁形成的密封環狀空間，流向切削部分進行冷卻潤滑，并將切屑壓入鉆頭上的出屑口，經鉆桿內腔從出口排出。BTA 系統主要適用于直徑φ＞12mm 的深孔加工。

▲BTA系統原理

槍鉆的鉆柄是空的，由內外部供應的切削液流經鉆頭內輸送管，并強行流經切削頭內的孔。鉆柄外側有一個沿著長度方向的V形槽，切削液攜帶切屑通過此V形槽，并經過鉆頭外側，最終切屑從孔中排出。槍鉆可應用于普通加工中心，但是需要高壓力的切削液。

▲槍鉆系統示意圖

深孔加工任務實例

某殼體零件（見圖）有兩個直徑4mm、1個直徑5mm且深度都超過700mm的深孔。普通設備無法加工，必需使用專用的深孔加工設備——數控深孔鉆床。數控深孔鉆機床是專門用于深孔加工的數控設備，加工的孔徑小、深度大，孔徑與孔深比達到1﹕100，一般的數控設備無法完成。

▲深孔零件

數控深孔鉆工作原理是采用不對稱切削加工，不需用傳統的中心鉆來完成定位要求。

▲數控深孔鉆

深孔加工方案改進過程

經過反復試驗，1個深孔加工動作宜采用“三級加工法”：定位鉆削、導向鉆削及正常鉆削，稱為“三級鉆孔技術”。

三級鉆孔需要根據不同的鉆孔深度采用不同的切削速度目前機床自帶的數控鉆孔指令只能完成1個鉆孔深度和1個切削速度，如何使用常用的鉆孔指令來實現三級鉆孔可分兩種方法：①手動干預：根據不同的鉆孔深度，人為的手動來進行調節切削速度。②重復進給：對同一個孔分別進行編制3個鉆孔程序，指令不同的鉆孔深度和切削速度，進行重復操作。

深孔加工改進方法

對于上述兩種方法的弊端，開發一個三級階梯鉆削指令方案。分別賦予三級深度與三種不同速度，通過參數化、智能化及人性化設計，省去手動干預的繁瑣與重復進給所浪費的時間。

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。第一鉆孔深度U，第二鉆孔深度V，最終鉆孔深度Z，一級鉆孔速度B，二級鉆孔速度C，最終鉆孔速度F，鉆孔初始點R，T0鉆不通孔，T1鉆通孔。

3）使用說明。

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）、T0（鉆不通孔）或T1（鉆通孔），否則出現報警（9001）。

②鉆孔初始點＜第一鉆孔深度＜第二鉆孔深度＜最終鉆孔深度，即R＞U＞V＞Z，否則出現提示報警。

③一級鉆孔速度＜二級鉆孔速度＜最終鉆孔速度，否則出現提示報警。

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

⑤當指令第一鉆孔深度U時，必須指令一級鉆孔速度B。

⑥當指令第二鉆孔深度時，必須指令二級鉆孔速度C。

⑦當只使用兩級深度鉆孔時，只能使用深度U、Z。

附：深孔加工常見問題解決措施

由以上案例可見，在深孔加工過程中，被加工件尺寸精度、表面質量以及刀具的壽命等問題都亟待解決的，下面總結了深孔加工中常見的10種問題及解決措施。

01 孔徑增大，誤差大

1）產生原因。鉸刀外徑尺寸設計值偏大或鉸切削刃口有毛刺；切削速度過高；進給量不當或加工余量過大；鉸刀主偏角過大；鉸刀彎曲；鉸切削刃口上粘附著切屑瘤；刃磨時鉸切削刃口擺差超差；切削液選擇不合適；安裝鉸刀時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床主軸后錐柄圓錐干涉；主軸彎曲或主軸軸承過松或損壞；鉸刀浮動不靈活；與工件不同軸以及手鉸孔時兩手用力不均勻，使鉸刀左右晃動。

2）解決措施。根據具體情況適當減小鉸刀外徑；降低切削速度；適當調整進給量或減少加工余量；適當減小主偏角；校直或報廢彎曲的不能用的鉸刀；用油石仔細修整到合格；控制擺差在允許的范圍內；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床主軸錐孔內部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調整或更換主軸軸承；重新調整浮動卡頭，并調整同軸度；注意正確操作。

02 孔徑縮小

1）產生原因。鉸刀外徑尺寸設計值偏小；切削速度過低；進給量過大；鉸刀主偏角過小；切削液選擇不合適；刃磨時鉸刀磨損部分未磨掉，彈性恢復使孔徑縮小；鉸鋼件時，余量太大或鉸刀不鋒利，易產生彈性恢復，使孔徑縮小以及內孔不圓，孔徑不合格。

2）解決措施。更換鉸刀外徑尺寸；適當提高切削速度；適當降低進給量；適當增大主偏角；選擇潤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；設計鉸刀尺寸時，應考慮上述因素，或根據實際情況取值；作試驗性切削，取合適余量，將鉸刀磨鋒利。

03 鉸出的內孔不圓

1）產生原因。鉸刀過長，剛性不足，鉸削時產生振動；鉸刀主偏角過小；鉸切削刃帶窄；鉸孔余量偏；內孔表面有缺口、交叉孔；孔表面有砂眼、氣孔；主軸軸承松動，無導向套，或鉸刀與導向套配合間隙過大以及由于薄壁工件裝夾過緊，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，鉸刀的安裝應采用剛性聯接，增大主偏角；選用合格鉸刀，控制預加工工序的孔位置公差；采用不等齒距鉸刀，采用較長、較精密的導向套；選用合格毛坯；采用等齒距鉸刀鉸削較精密的孔時，應對機床主軸間隙進行調整，導向套的配合間隙應要求較高或采用恰當的夾緊方法，減小夾緊力。

04 孔的內表面有明顯的棱面

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

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；調整機床主軸。

05 內孔表面粗糙度值高

1）產生原因。切削速度過高；切削液選擇不合適；鉸刀主偏角過大，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；鉸刀切削部分擺差超差、刃口不鋒利，表面粗糙；鉸切削刃帶過寬；鉸孔時排屑不暢；鉸刀過度磨損；鉸刀碰傷，刃口留有毛刺或崩刃；刃口有積屑瘤；由于材料關系，不適用于零度前角或負前角鉸刀。

2）解決措施。降低切削速度；根據加工材料選擇切削液；適當減小主偏角，正確刃磨鉸切削刃口；適當減小鉸孔余量；提高鉸孔前底孔位置精度與質量或增加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；根據具體情況減少鉸刀齒數，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，刃磨時把磨削區磨去；鉸刀在刃磨、使用及運輸過程中，應采取保護措施，避免碰傷；對已碰傷的鉸刀，應用特細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）產生原因。鉸刀材料不合適；鉸刀在刃磨時燒傷；切削液選擇不合適，切削液未能順利地流動，切削處以及鉸切削刃磨后表面粗糙度值太高。

2）解決措施。根據加工材料選擇鉸刀材料，可采用硬質合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴格控制刃磨切削用量，避免燒傷；經常根據加工材料正確選擇切削液；經常清除切屑槽內的切屑，用足夠壓力的切削液，經過精磨或研磨達到要求。

07 鉸出的孔位置精度超差

1）產生原因。導向套磨損；導向套底端距工件太遠；導向套長度短、精度差以及主軸軸承松動。

2）解決措施。定期更換導向套；加長導向套，提高導向套與鉸刀間隙的配合精度；及時維修機床、調整主軸軸承間隙。

08 鉸刀刀齒崩刃

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

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

09 鉸刀柄部折斷

1）產生原因。鉸孔余量過大；鉸錐孔時，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，加大容屑空間或將刀齒間隙磨去一齒。