【文章內(nèi)容簡介】 孔鏜削、鉸削和珩 磨等。 在上述各類深孔加工系統(tǒng)中 ,槍鉆屬于外排屑深孔鉆 ,其余幾種均屬 于內(nèi)排屑深孔加工系統(tǒng)。槍鉆適用于加工小孔徑的深孔，并且具有良好的自導向功能。與槍鉆相比 ,內(nèi)排屑深孔加工系統(tǒng)則有以下優(yōu)點 : (1)由于切屑是由鉆桿內(nèi)部排出，切屑不會劃傷已加工孔表面，已加工表面質量較好，排屑流暢； (2)鉆桿為圓形截面，其扭轉剛度及彎曲強度比槍鉆高，因而進給量大， 生產(chǎn)效率高； (3)排屑空間大，冷卻潤滑液的壓力比槍鉆低，一般為 ～ 3MPa。因此 對密封及供油系統(tǒng)的要求比槍鉆低； (4)加工范圍廣。內(nèi)排屑 深孔鉆既可用 于 較大孔徑的深孔加工，也可用于較小直徑 如 Φ 6mm)的深孔加工； (5)內(nèi)排屑深孔鉆既可 用于 鉆孔，也可在一定的余量范圍內(nèi)用于擴孔。 2． 1 槍鉆 槍鉆（ gun drill）產(chǎn)生于 1930 年，是最早用于實際生產(chǎn)的一種單邊刃切削外排屑深孔鉆頭。因其產(chǎn)生于槍管和小口徑炮管制造，故名槍鉆。最早的槍鉆有鉆頭（切削部分）、鉆桿和鉆柄（ driver） 三段焊為一體，鉆頭切削刃偏離軸線一側的鉆尖區(qū)分出內(nèi)、外兩個切削刃。沿鉆頭和鉆桿的全長上有一個前后貫通的 V 形排屑槽。鉆桿由薄壁無封鋼管軋出 V形槽而成。鉆頭上與 V形排屑槽的對側有通孔，與鉆桿的空腔相連，構成切削液供入通道。槍鉆曾演變出不同的一些異形結構和雙邊刃外排 屑鉆頭。但各種雙邊刃外排屑鉆頭并不具有槍鉆的自導向功能，從嚴格意義上講不應該稱為槍鉆，但可列入外排屑深孔鉆門類。 槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，其結構如圖 ，主要由中心架、扶正器、鉆桿聯(lián)結器和冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。其 中中心架輔助機床卡盤用于裝夾工件；扶正器主要用于鉆頭人鉆時導向， 并提供向外排屑的通道；尾架用于夾持鉆頭柄部，支 第Ⅱ頁 共Ⅱ頁 圖 槍鉆系統(tǒng) 承鉆削扭矩和軸向力。槍鉆系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過尾架上輸油 入口 進入鉆桿內(nèi)部，到達鉆頭頭部進行冷卻潤滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的 V 型槽中排出。由于切屑由鉆 頭和鉆桿外部排出，容易擦傷已加工孔表面，其加工質量要低于內(nèi)排屑方式的系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于小直徑 (一般 Φ＜ 20 mm)深孔加工。 圖 槍鉆的結構 槍鉆由頭部 鉆桿 2 和傳動部 3(柄部 )三部分組成，如圖 所示。鉆頭材料有高速鋼和硬質合金兩種，并與鉆桿焊接為一體。目前常用硬質合金槍鉆。為了保證焊接牢固，定位準確， 常采用如圖 所示的焊口形式。在焊接后，進行校直、精磨工序， 以保證頭部與柄部的同軸度。 槍鉆的這種不可拆卸結構帶來了一些本質性的缺陷，如重磨時拆卸、安裝不便，鉆頭報廢時鉆桿不能重復使 用，因而也增大第Ⅱ頁 共Ⅱ頁 了刀具成本等。鉆頭直徑越大，鉆桿越長，上述弊端就越顯著。這是槍鉆不適用于加工 Φ 35mm 以上深孔的一個重要原因。 圖 槍鉆鉆頭焊口形式 2． 2 BTA 系統(tǒng) 由 歐洲跨國研究機構“鉆鏜孔與套料加工協(xié)會”（ Boring and Tempanning Association，縮寫為 BTA）對德國人 Beisner 發(fā)明的一種單邊內(nèi)排屑自導向深孔鉆進行改進后推出的三種規(guī)范化深孔鉆頭的總稱（ BTA 實體鉆、 BTA 擴鉆、 BTA 套料鉆）。 由于槍鉆不太適用于較大直徑深孔的加工， Beisner 于 20 世紀 40 年代初參照槍鉆單邊刃切削及自導向的兩大基本特點，推出一種由鉆桿和鉆頭外部供入切削液，從鉆頭和鉆桿內(nèi)腔排出切屑的內(nèi)排屑深孔鉆頭。由于鉆頭體和鉆桿為空心圓住體，以方牙螺紋互相連接，易于拆裝更換，從而成為鉆大直徑深孔的理想鉆頭。Beisner 鉆頭的切削刃與槍鉆十分相似，只有一個出屑口，專用于實體鉆孔。后經(jīng)BTA 改進，成為規(guī)范化的雙出屑口錯齒 BTA 鉆，并同時推出了結構功能類似的一種BTA擴鉆和一種 BTA 套料鉆，總稱為 BTA 鉆。 BTA系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑方式。其結構如圖 2． 4 所示。 主要由中心架、輸油器、鉆桿聯(lián)結器和冷卻 潤滑油路系統(tǒng)組成。 BTA 系統(tǒng)中的輸油器與槍鉆系統(tǒng)中的扶正器功第Ⅱ頁 共Ⅱ頁 能不同，輸油器除了具備導向扶正功用外，還提供了向切削區(qū)輸油的通道。 BTA 系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過輸油器從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間進 圖 BTA系統(tǒng) 入，到達刀具頭部進行冷卻潤滑，并將 切屑經(jīng)鉆 桿內(nèi)部推出。該系統(tǒng)使用范圍廣泛，適用于深孔鉆削、鏜削、鉸削和套料，但受到鉆桿內(nèi)孔排屑 空間的限制，主要用于直 徑 Φ＞ 12mm 的深孔加工 [24]。 單刃內(nèi)排屑深孔鉆 （ BTA 鉆） 的結構如圖 所示。鉆頭的切削部分主要由內(nèi)刃、外刃、鉆尖、導向塊以及排屑孔組成。刃形和切削過程與槍鉆相似，但切屑從深孔鉆內(nèi)部排屑孔中排出。鉆頭圓周上布置有兩個導向塊，切削刃一般磨有兩個或更多的分屑臺階。出于冷卻液和切屑的排出都集中從一個排屑口進入鉆桿，相對就保證了冷卻液的流量和壓力，有利于排屑。與多刃錯齒內(nèi)排屑深孔鉆比，所受的徑問力及扭矩較大，導向塊的磨損較嚴重；所需的功率較大，一般只適用于中小直徑的深孔加工。 單刃內(nèi)排屑深孔鉆結構簡單，制造容易、刃磨及重磨方便，它所適用的孔徑范圍為 6～ 65mm，最大可達 100mm；孔的 長徑比可達 100，最大達 250；加工精度達 IT28～IT10 級，孔表面粗糙度為 Ra3． 2～ 0． 8μ m。對于直徑為 6～ 12mm 的小直徑內(nèi)排屑深孔鉆，為便于刀塊的制造與焊接， 可以將硬質合金刀塊做成“ T”型整體 ，焊在空心鋼管上， “ T” 型刀塊的主刃與導向塊連成一體。也可采用兩塊硬質合臺分別焊在鉆桿上，形成切削刃和導向塊。直徑 d0＜ 50mm 的單刃內(nèi)排屑深孔鉆，常采用焊接式結構，刀片和導向塊都直接焊在刀體 上。直徑大于 50mm 的，則多采用機夾式結構。 第Ⅱ頁 共Ⅱ頁 圖 BTA鉆頭結構 單刃內(nèi)排屑深孔鉆僅有一個排屑口，為 便于分屑和排屑，必須將切削刃磨成分屑階梯刃。鉆頭直徑越大， 分屑階梯刃的數(shù)量就愈多，刃磨工作量及難度也愈 大；鉆頭焊接后的殘余應力容易產(chǎn)生焊接缺陷。整體式刀片結構 不僅硬質合金耗量大，而且不能針對刀 刃各處的具體切削狀態(tài)合理選擇刀片材料。單刃鉆頭的徑向力較大，扭矩較大，容易產(chǎn)生打刀、扭鉆現(xiàn)象， 同時導向塊受到的壓力大，容易磨損。 單刃內(nèi)排屑深孔鉆（ BTA 鉆）切削部分的切削力分布及切削扭矩的變化 與單刃外排屑深孔鉆 (槍鉆 )基本相似。當鉆削開始時，鉆頭通過導向套或工件的引導孔引導鉆削，見圖 。由于導向套 (或引導孔 )與鉆 頭間有間隙，鉆刃在徑向力的作用下，將鉆頭壓向導向套的一邊，使鉆頭與導向套之間一邊有間隙 ， 另 — 邊無間 隙。開始時鉆出的孔小于鉆頭直徑， 如 I～Ⅱ段 ,當導向塊一進入已加工孔中，則導向塊一方面與孔壁摩擦擠光，同時又把切削刃擠向外側，使孔徑擴大至最終尺寸。由于第Ⅱ頁 共Ⅱ頁 這一時刻 (Ⅴ 段 )鉆頭的摩擦扭矩迅速增大到最大 , 鉆頭常常會突然產(chǎn)生抖動，切削刃和導向塊容易損壞。通常在工件的入口端會出現(xiàn)喇叭口，其大端尺才約等于導向套的孔徑。 圖 2． 6 BTA鉆切入工件過程中扭矩的變化 相對于 單刃內(nèi)排屑深孔鉆 而言 ,還有一種 BTA 鉆叫多 刃 錯 齒 內(nèi)排屑深孔鉆 。 多刃錯齒內(nèi)排屑深孔鉆是將相錯 開的刀齒分別置于鉆頭 排屑槽的兩側，徑向錯齒排列有 3～ 7個刀齒 (小直徑取小值 )，各刀齒間相錯 開且留有少量搭接量。 圓周上還分布兩個導向塊，刀體與鉆桿用方牙螺紋聯(lián)接，見圖 2． 7 3 DF系統(tǒng) 設計基礎 第Ⅱ頁 共Ⅱ頁