如何克服鑽孔與深孔加工中的常見問題？一站式解析

CNC鑽孔加工，普遍用於航空、汽車和醫療領域的各種機械和結構部件的結合。

其中，以深孔加工最具代表性，挑戰也最多，包括刀具的快速磨損、加工過程中的熱管理困難，以及確保孔的精度和表面質量。

本文與你分享我們二十多年在立銑刀行業中，對鑽頭深孔孔加工累積的Know-how，提出解決方案與深孔加工專用刀具，幫你提升生產效率與品質，達到營運獲利升！

深孔加工的基本概念

長徑比（I/D ratio)

深孔加工指的是長徑比（I/D ratio)大於10的孔洞，也就是在材料上加工的深度比加工的直徑大於10倍的孔洞加工。

孔深與鑽頭直徑

一般加工講的鑽頭尺寸，指的鑽頭的直徑。但是，在深孔加工時，孔深與鑽頭直徑的比值，會個直接影響到鑽孔的穩定性和挑戰。

一般情況下，長徑比小於4:1的鑽孔可以使用普通鑽頭；長徑比大於4:1時，應考慮使用專門的深孔鑽頭，如5xD或8xD的鑽頭。進行多次鑽與退，來完成深孔加工。

鑽頭深孔加工的技術特點

深孔加工的技術特點包括使用專門的鑽頭刀具和CNC機床，以及特殊的切削液。

還有精確的進給速度和進給量控制是必須的，以確保切削效率並防止刀具斷裂。此外，有效的切屑排除是保持孔質量的關鍵。

鑽頭深孔加工過程中常見的困難點

深孔加工的９個常見技術挑戰

深孔鑽孔加工在實務加工過程中，經常會遇到9個技術挑戰的常見問題：

1. 刀具彎曲或斷裂：尤其在 CNC 機床上進行深孔鑽孔時，由於缺乏專用深孔鑽孔機床的穩定支撐，刀具容易彎曲甚至斷裂，造成刀具斷裂在工件裡面，2個都毀了。
2. 排屑控制：在深孔鑽孔中，有效的排屑極為重要。切屑堆積會導致刀具損壞或不良的表面光潔度，甚至嚴重要刀具斷裂在工件裡面。
3. 保持孔的直線度：在長徑比較大的情況下，維持孔的直線度是一個挑戰。深孔鑽孔刀具的非對稱設計和導向塊有助於提高直線度。
4. 尺寸精度控制：精確控制孔的直徑、圓度和表面光潔度可能很困難。後續的精加工方法，如搪孔、滾光和單刃鉸刀，可以用於提高尺寸精度和表面質量。
5. 熱量產生：深孔鑽孔會產生大量熱量，可能導致刀具磨損並影響材料性能。高壓冷卻系統能有效解決散熱問題。
6. 導引孔的需求：在 CNC 機床上進行深孔鑽孔時，由於缺乏機械支撐，必須預先鑽削導引孔來引導深孔鑽，這增加了加工步驟和時間。導引孔的深度、直徑和頂角都必須仔細控制，以確保後續深孔鑽削的精度。
7. 進給參數優化：調整進給速度和切削速度等參數，是工程師在深孔鑽孔的經驗累積。
8. 深孔鑽削機床的限制： CNC 機床上使用深孔鑽孔通常存在最大長徑比的限制。

深孔加工的問題解決方案

• 使用合適的鑽頭：根據工件材料選擇合適材質的鑽頭，例如處理硬材料時可選用鎢鋼鑽頭。尤其是在深孔加工，有中⼼出⽔或油孔的鎢鋼鑽頭是最佳選擇！

• 採用啄鑽加工：啄鑽加工就是一種鑽一下、退一下、再鑽一下、再退一下的方法，讓屑屑有機會跑出來，以便於斷屑和清理切屑；同時，幫助冷卻液進去，可以降溫，保護鑽頭。利用像小鳥啄食的間歇性的進給和退刀來幫助斷屑、排屑與冷卻。

• 使用切削液 (冷卻劑)：深孔加工過程中會產生大量熱量，使用冷卻劑可以降低切削區域的溫度，潤滑刀具，減少摩擦和磨損，有助於延長刀具壽命。

• 控制切削參數 (控制切削參數)：配合刀具廠提供的切削參數表，設定適當的切削速度和進給率對於獲得良好的加工品質和延長刀具壽命至關重要，這也是工程師的價值所在。

• 提高機床和工件的穩定性：確保工件牢固固定，使用剛性較高的機床，以減少加工過程中的振動。
• 使用導向孔 (導向孔)：在進行深孔加工前，先用定點鑽加工一個導向孔，以提高後續鑽孔的精度。

總之，鑽頭深孔加工是一項涉及多方面因素的技術。理解其常見的困難點，並採取相應的措施，例如選擇合適的刀具和切削參數，優化排屑和冷卻，以及確保加工的穩定性，是成功進行深孔加工的關鍵。

進行深孔加工時，選擇鑽頭的關鍵因素

• 加工材料：
  • 根據工件的材質選擇鑽頭，以確保加工效率和避免損壞鑽頭。
  • 鋼材、水泥和木材等不同材料需要專用的鑽頭。
  • 硬質材料如不鏽鋼或鈦合金需使用鎢鋼鑽頭。

• 鑽孔的目的：
  • 根據鑽孔的用途選擇鑽頭，如定位、成型或深孔加工。
  • 特定用途如製作特殊形狀的孔洞可能需要特製的成型鑽。

• 鑽孔深度：
  • 長徑比是一個關鍵因素，因為它影響到鑽頭的穩定性和加工效率。
  • 較高的長徑比需要鑽頭有更好的剛性和熱管理。碳化物鑽頭提供高剛性和耐磨性，適合處理較硬的材料。
  • 深孔加工通常需要使用具有內部冷卻通道的鑽頭，如中心出水鑽頭，以有效排屑和冷卻。

• 切削條件：
  • 理解所需的切削速度和進給率，以選擇合適的鑽頭材質和設計。
  • 適當的切削條件可以避免鑽頭過熱並延長其壽命。
    
• 冷卻需求：
• 在進行深孔加工或高速鑽孔時，使用冷卻劑來降低切削區域的溫度，並有中心出水的功能的鑽頭。

深孔加工鑽頭推薦－6 隻有中心出水的鎢鋼鑽頭推薦

產品別（適用材料）	型號	加工深度(長徑倍數)	鑽頭規格
高效泛用內冷	5PKC	5xD	規格下載
高效泛用內冷	8PKC	8xD	規格下載
內冷不鏽鋼適用	5SNC	5xD	規格下載
內冷不鏽鋼適用	8SNC	8xD	規格下載
內冷鋁合金專用	5ALC	5xD	規格下載
內冷鋁合金專用	8ALC	8xD	規格下載

更多有關鑽頭與深孔加工的參考資料

• How to Achieve Precise Deep Hole Drilling with Long Drills
• Super Fast and Awesome Deep Hole Drilling – Making DOM Tubing – Spade Drilling in a Manual Lathe
• Deep hole drilling

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