引言

深长孔的机械加工一直是机械加工工艺中的难点，由于孔的直径与长度比非常小，需要加工刀具特殊制造，并且能有良好的强度，否则加工出来的孔不能保证良好的垂直度，导致零件孔系失去应有的功效。如何保证深长孔加工精度，保证刀具强度不会对零件京都产生太大的影响。

1研究内容

零件的外型面存在深长孔及大量的小直径孔螺纹，螺纹孔的深度许多在15mm以上。由于这些深长孔及螺纹孔直径小、深度大、精度高、材料难加工，造成部分深长孔及螺纹铣加工不合格。存在问题如下：螺纹铣加工后存在椎度，上端螺纹已合格，甚至已超差，下端螺纹还不合格。部分螺纹深度都超过了2D，螺纹铣刀长度不够，无法一次加工到位。深孔螺纹手工攻丝，扭力太大，丝锥一旦有破损，极易折在孔中，由于盲孔居多，造成取出困难。

2技术方案

传统的深孔加工方法是采用加长麻花钻在机床上钻孔，其结果是易断钻头，散热条件不好、铁屑不易排出、刀具磨损快、且效率很低，远远满足不了生产要求，为解决这一问题刀具的选者、切削参数确定是关键。通过认真的探索和对比，决定采用代表着先进的、高效的深孔加工技术深孔钻（枪钻又称单刃钻）来实现深孔钻为刀具加工。刀具确定下来后设备的选者是关键，使用本刃具需要带内冷装置的设备加工，而且零件外型又大，孔又深，设备的行程要满足，所以加工所需要的机床的选者很局限。

3现场应用加工

3.1刀具使用情况

枪钻的组成：硬质合金钻头，细长刀杆，钻柄三部分组成。

枪钻的特点：硬质合金钻头上有锥度设计，减少钻头与孔壁内的摩擦。钻杆为淬硬钢材质，具有高抗扭曲特性，钻杆其带有内冷孔德"V"截面设计最大程度的优化了钻杆的抗扭曲性、内冷方式和排屑问题的三者之间的关系，从而为高精度孔加工提供了可靠的保证。钻柄为通用标准的侧固内冷刀柄。

枪钻的使用方法：枪钻由于刀长大，枪钻本身不具备自定心功能，不能通过对刀仪对刀的方法确定刀具中心。因此，枪钻的直线度交差，那么如何保证零件加工的精度呢，这就需要有特殊的加工方法，使枪钻由外部引导准确的钻入工件。引导孔方式：使用枪钻前，使用硬质合金钻头加工一个长度相当于两倍直径的引导孔，该孔的精度及位置读尽量高，在使用枪钻的时候，枪钻前部的合金钻头一经完全钻入，便可实现枪钻钻孔自导向的功能，该方式在加工中心上经常被采用。在钻削的过程中尽可能全程采用钻套，加工过程中，必须先选者尺寸合适的导套，保持导套与深孔钻头部的间隙，导套深度应不小于深孔钻直径的2倍，导套和机床主轴要有较高的同轴度。在装配时刀架的内孔中心与钻头支架盼内孔中心必须与机床的固转中心一致。

3.2零件加工过程

枪钻的冷却，为保证加工效果良好，最好采用油冷，对于配备水溶性冷却液冷去方式的机床则采用10%-15％浓度的水溶性冷去液：冷却液采用高压，以利于切屑的排出和更好的冷却切削刃；冷却液的温度应在20℃-22℃之间。加工前考虑到本零件材料，按照传统经验钻孔位置若出现断裂、气孔及其杂质就会造成甭刃，甚至掉头，孔加工偏离。在加工过程中考虑到这些问题的存在编制程序时选取合适的切削用量。通过以上的加工实施，零件全部深长孔加工合格，并且发现在零件孔壁上出现砂眼的情况下，深孔钻没有产生偏离现象，在砂眼和缺陷不大于孔直径二倍的情况都不会产生偏离的情况，这就保证加工铸件的质量不高的情况下，仍可以很好的保证零件加工的尺寸。并且枪钻的排屑槽为V型，排屑效果好，加工效率比普通的钻头等高出很多。

4试验验证

4.1小直径螺纹铣加工验证

通过分析目前零件螺纹深孔有2种，一种为通孔，最深为18mm，另一种为盲孔，螺纹深度在16mm左右，考虑到目前零件的螺纹加工基本为全螺纹接触整体加工，效率较高，初步制定方案为利用工厂现有2D螺纹铣刀到制造部门改磨，用于试加工。深孔螺纹上进行实际铣加工验证中发现，通过多次刀补加工，刀补值已到极限，螺纹仍不合格，在零件加工完成后，通过攻丝发现只有一扣螺纹螺纹有问题，造成螺纹赛规通端无法全通过，分析螺纹深度位置及螺纹铣刀状态，发现是螺纹铣刀最后一扣螺纹根部磨的不合格，尺寸偏大，挤压了一扣螺纹。由于螺纹铣刀修磨后颈部较小且质量不好，切削参数被迫降低，三次加工每个螺纹孔的总时间为10min左右。

通过分析，在螺纹加工形成后，根部R偏小，进行螺纹根部清理确实存在难题，容易造成局部修磨不合格，通过与经验丰富的能手交流，借助专用砂轮，反复放大观察及修磨才能满足要求，螺纹铣刀进行重磨后用于一个零件的深孔螺纹加工，零件加工合格，但分析发现，在第二层加工时，由于螺纹铣刀加工过程中接触面太多，加上零件为高温合金，切削力较大，螺纹容易出现锥度，造成刀补接近极限值，甚至出现第一、二扣超差，在后面的加工中需要将螺纹分成3层加工，但加工时间将更长。

一般情况，零件铣加工都尽可能的采用顺铣，提升刀具寿命，对于深孔螺纹加工，从螺纹底部到端面的顺铣加工方法，还可以减少刀具磨损带来的螺纹锥度，盲孔还可减少铁屑带来的影响，此外从冷却方面也更有利。在编程策略方面，可采用分层加工或连续螺旋加工，通过仿真分析，采用分层加工时间更长，同时存在螺纹锥度、接刀等轮廓不合格的风险，采用连续螺旋加工可较大程度的减少这方面的风险。在零件加工中，考虑刀具未喷涂层，为了延长螺纹铣刀寿命，将主轴转数降低到60％左右，第一刀加工时进给同步降低，通过少量补偿，螺纹加工合格，由于此螺纹铣刀需要进行其它零件的验证，未进行刀具寿命时间的验证。从上面刀补数据和现场测量的效果可以看出，采用这种螺纹铣刀在第一刀加工后，螺纹仍有少量锥度，需要再进行一次光整加工，才能保证螺纹加工合格。

4.2对零件的深长孔进行加工验证

对于体积大的零件进行深长孔加工，需有相配的深长孔加工的专用刀具，侧固刀柄，内冷设备，加工前先加工引导孔，引导孔的精度必须足够，引导孔的精度对零件的最终加工质量起着至关重要的作用，在引导孔加工完成后，枪钻在旋转靠近过程中，由于本身的长度大，有一定的刀心偏移，但由于枪钻的加工部分的倒角引导较大，只要不超出引导刀具的偏移都可以通过引导孔进行校正，保证了最终零件的质量要求。

深长孔加工易出现轴线偏移的情况，为避免刀轴的偏移，在深长孔加工时，在孔口处首先加工出一定深度的引导孔，引导孔孔径小于深长孔孔径，在使用深长孔刀具进行加工后会修正轴线，保证深长孔的加工质量。

5应用情况

对比两个方案的数据与加工效果，单刃加工的实际加工效果明显比全刃加工要好，通过分析发现，全刃加工的切削刃较长，可一次加工较多的螺纹，同时其切削力也相应增大，螺纹深度上的锥度也变大，造成在全刃加工时，螺纹锥度太大，只有扩大螺纹中径才能保证螺纹量规通过。对于单刃加工，螺纹铣刀只存在三排齿，加工时，螺纹量规测量显示，也存在一定的锥度误差，但变形相对全刃加工要小很多。可见随着孔深度的加大，螺纹铣刀切削刃过长，反而成为弊端，不利于螺纹的加工，对于更深的螺纹，往往只能使用一排齿的螺纹铣刀进行加工。

6研究结论

通过技术分析，购买合适的刀具以及加工方法，解决了小直径深孔螺纹加工的瓶颈问题，满足了机匣零件深孔加工需要，通过实验验证，采用三扣螺纹头的短切削刃螺纹铣刀比采用长切削刃整体螺纹更适合深孔螺纹加工。只考虑不改变加工方法，节省螺纹加工时间，对采用刃长达3D螺纹铣刀加工工艺性缺乏全面的分析。对于通孔螺纹，在缺少专用螺纹铣刀时，可用普通螺纹铣刀加工到2D的深度，剩下的采用手工攻丝，既可以保证螺纹的垂直度要求，又可以降低成本和节省加工时间。

结束语

此项目的技术攻关主要涉及刀具的选择，编程方法的优化，螺纹加工公差的分析，现场加工的验证分析等内容，通过攻关得到了合理的刀具、切削参数，现场加工的补偿数据等。通过加工验证，深孔加工时，螺纹铣刀切削刃过长容易发生锥度，减少孔深处每层螺纹的长度有力控制螺纹的质量。

参考文献

[1]李伟兴.高速铣加工壁板类零件转角[J].装备制造技术.2019.5.30.

[2]袁昊,陈虹宇,李健.高温合金薄壁环块类零件铣加工技术研究[J].中国新技术新产品.2021(04)81-83.