【文章內(nèi)容簡介】 抽吸，在推、吸雙作用下，促使切屑迅速向外排出 [1]。因此，在噴吸鉆鉆孔時，切削液壓力低而穩(wěn)定，不易外泄，排屑順暢，降低了鉆削系統(tǒng)的密封要求，保證了鉆削加工可以在較大的切削用量下進行。由于有內(nèi)管，噴吸鉆加工最小直徑范圍受到限制，一般不能小于 248。 18mm。圖 噴吸鉆系統(tǒng)方案四深孔鉆削裝置采用 DF 系統(tǒng)，DF 系統(tǒng)是 20 世紀 70 年代中期日本冶金有限公司研制出來的，它并非獨創(chuàng)，而是將 BTA 方法推出切屑與噴吸鉆吸出切屑的相結(jié)合，僅用一個鉆桿完成推、吸雙作用。它具備了 BTA 系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的優(yōu)點，并克服不足，使鉆削直徑范圍增大（最小直徑可達 248。6mm） ，密封壓力減小，加工精度和效率提高。DF 系統(tǒng)需要把切削液分成兩條路線分別供給授油器和聯(lián)結(jié)器。其工作原理是：約 2/3 的切削液同 BTA 系統(tǒng)一樣由授油器進入，并從鉆桿外壁與已加工空表面之間的環(huán)形空間到達鉆頭內(nèi)部推出；另外 1/3 的切削液直接從鉆桿聯(lián)結(jié)器的負壓裝置進入鉆桿內(nèi)腔，產(chǎn)生一定的負壓，將切削區(qū)的切削液和切屑向后抽吸，促使切屑順利排出 [1] 。圖 內(nèi)排屑 DF 系統(tǒng)綜上所述：在進行四種方案比較后由于 DF 系統(tǒng)具有 BTA 系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的本科畢業(yè)設(shè)計（論文）優(yōu)點，并克服不足，使鉆削直徑范圍大，密封壓力減小，加工精度和效率提高，排屑順暢等特點。因此在車床改造后機床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器。油路部分主要含進油器、回油路以及排屑箱、油箱等。深孔加工采用 DF 系統(tǒng)。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）3 改裝總體設(shè)計車床改裝為深孔加工機床主要有機床和油路兩大部分。機床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件。油路部分主要含進油器、回油路以及排屑箱、油箱等。安裝上深孔鉆削裝置，即完成普通車床的深孔加工機床改造 [4]。 機床的改造改造對機床的要求不高，可以用舊機床進行。改裝時，不改變原車床的性能，只需將車床上刀架拆除，換上聯(lián)接器，授油器和中心架分別安裝在車床內(nèi)導(dǎo)軌上。原機床主運動和進給運動機構(gòu)不變，不用原車床油路系統(tǒng)，另行配置油箱和排屑箱，并在授油器和聯(lián)接器上接冷卻潤滑油路，改裝后的鉆床拆除鉆削裝置后，仍可作為車床使用。車床型號的選擇:車床型號的選擇主要取決于深孔鉆削的功率。由于還沒有成熟的計算深孔鉆削功率的經(jīng)驗公式, 一般可用相應(yīng)直徑麻花鉆的功率計算公式進行計算。鉆削扭矩 M304d *13??式中 M—鉆削扭矩 Nm；d—鉆削直徑 mm；f—鉆孔進給量，mm/r。式中 d 取 70mm；f 取 。所以有 304*?? M.(Nm)?鉆削軸向力 29df.?式中 N—鉆削軸向力，N。 ??*?鉆削功率 2103103PMnFn????????式中 P—鉆削功率，kw；n—鉆孔轉(zhuǎn)速，r/s。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）式中 n 取 15r/s。P2**103476*????考慮到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素, 取計算值的 85% 作為深孔鉆削功率的近似值。通過計算, 鉆削直徑在 216。70mm 以下的孔，切削功率近似為7kW。機床電機功率近似為 。選擇改造車床型號首先應(yīng)考慮機床功率。我國國產(chǎn) CA6140 主電機功率一般為。用此，加工常用孔徑（小于 216。70mm）的深孔時，選用 CA6140 車床比較合適，功率可達到要求，并且操作方便。對于大于 216。70mm 的深孔一般采用深孔鏜削的方式解決，也可以選用大功率的車床進行改裝。改裝前 CA6140 型普通車床可加工的最大工件長度為 1500mm，改裝后的車床如圖一所示：1車 床 ； 2工 件 ； 3中 心 架 ； 4授 油 器 ； 5鉆 桿 ； 6聯(lián) 接 器圖 改裝結(jié)構(gòu)總圖目前國內(nèi) CA6140 車床最大轉(zhuǎn)速一般 1400r/min，最小進給量大于 ，根據(jù)深孔鉆削推薦值，該用量適合加工 216。25～216。70mm 的普通合金鋼深孔，若能將最小走刀量細化到 ，則加工孔徑范圍可以擴大到 216。10～216。70mm，并能加工如不銹鋼和鈦合金等難加工材料。本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 運動方式的確定在深孔加工時主要的運動形式有以下幾種：（1）工件旋轉(zhuǎn)，并且工件進給，刀具固定不動；（2）工件旋轉(zhuǎn)，刀具進給；（3）工件進給，刀具旋轉(zhuǎn)；（4）工件固定不動，刀具旋轉(zhuǎn)并進給；由于此次改造的機床是普通車床，由于車床的本身主運動和進給運動的確定，以及盡量減少改裝的復(fù)雜性，因此，在改造時車床的主運動和進給運動不變，因此改造的運動方式確定為工件旋轉(zhuǎn)，刀具進給，這樣在沒有改變原機床的主運動和進給運動，改裝后的鉆床拆除鉆削裝置后，仍可作為車床使用。4 DF 系統(tǒng)設(shè)計理論4 DF 系統(tǒng)設(shè)計理論DF 系統(tǒng)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種深孔加工系統(tǒng)。到了 20 世紀 90 年代，又將DF 原理推廣應(yīng)用到外排屑鉆削系統(tǒng)中，緩解了小直徑深孔加工的排屑、密封等難題，并且還可以應(yīng)用到普通立式鉆床和普通車窗上，為解決深孔麻花鉆深空的冷卻、排屑問題開辟了一個新途徑。 DF 系統(tǒng)的分類 內(nèi)排屑 DF 系統(tǒng)圖 內(nèi)排屑 DF 系統(tǒng) 內(nèi)排屑 DF 系統(tǒng)由工件、鉆頭、授油器、鉆桿和負壓抽屑裝置構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖所示。 外排屑 DF 系統(tǒng)外排屑 DF 系統(tǒng)由工件、鉆頭、負壓抽屑裝置和聯(lián)接器構(gòu)成，其工作原理是：大部分切削液從尾座輸油口進入，通過鉆桿內(nèi)部到達切削區(qū)，并冷卻潤滑鉆頭，并將切屑從鉆頭外部 V 型槽或螺旋槽中推出；另一小部分切削液從外排屑負壓裝置進入，通過噴嘴到達鉆桿外壁，并向后噴射，在鉆桿 V 型槽或螺旋槽內(nèi)產(chǎn)生負壓，將切削去的切屑向外抽吸，促使切屑排除。DF 系統(tǒng)負壓產(chǎn)生的機理是：切削液經(jīng)負壓裝置高速射入排屑通道，與向外流動的切削液混合進行能量轉(zhuǎn)換。排屑通道中向后流動的切削液，在射流噴嘴口處的能量轉(zhuǎn)換區(qū)獲得能量，切削液流速得以提高。這樣，排屑通道內(nèi)向后流動的切削液，在能量轉(zhuǎn)換前后的流速產(chǎn)生梯度，具有不同的能量，形成壓力差。在能量轉(zhuǎn)換區(qū)前的切削液壓力低，在能量轉(zhuǎn)換區(qū)后邊的壓力高，因而產(chǎn)生真空區(qū)，即負壓區(qū)。在負4 DF 系統(tǒng)設(shè)計理論壓區(qū)切削本科畢業(yè)設(shè)計（論文）液的流動速度加快，提高了排屑效果 [2] 。 DF 深孔鉆DF 深孔鉆，亦稱單管噴吸鉆或雙進油深孔鉆，它結(jié)合了 BTA 系統(tǒng)與噴吸鉆系統(tǒng)的推、吸排屑方式的優(yōu)點，是一種被廣泛應(yīng)用的深孔鉆。 DF 深孔鉆的特點（1）排屑效果良好。尤其對于直徑為 6～20mm 的小直徑深孔加工，其優(yōu)點就更為突出，可取代部分槍鉆來加工小直徑的深孔。（2）只要一根鉆桿，省掉了噴吸鉆的內(nèi)管。鉆桿內(nèi)有冷卻液的支托，切削振動較小，排屑空間較噴吸鉆大，排屑順暢。因此，加工精度略高于噴吸鉆。（3）冷卻壓力較 BTA 方式深孔鉆低，一般冷卻壓力為 1～2MPa,流量 小于Q135L/min。（4）生產(chǎn)率高。加工效率一般比 BTA 深孔鉆高 1～2 倍。（5）DF 系統(tǒng)深孔鉆加工的孔徑范圍為 6～180mm，長徑比為 30～50，最大可達100。但對于直徑大于 65mm 的深孔，抽屑效果下降，因此，DF 系統(tǒng)比較適合于中、小直徑的深孔加工 [1] 。 DF 深孔鉆的使用 對加工系統(tǒng)的要求在內(nèi)排屑深孔加工中，加工系統(tǒng)各部分對孔的加工質(zhì)量有很大的影響，各部分自身精度及安裝精度的高低直接反映到孔加工質(zhì)量的好壞，因此面對加工系統(tǒng)的各部分應(yīng)有一定的要求，以保證得到較高的加工精度和生產(chǎn)率。深孔加工時的注意事項:（1）鉆孔前先預(yù)鉆一個與鉆頭直徑相同的淺孔,以便對位和鉆孔時起到導(dǎo)向定心作用；（2）應(yīng)保證工件孔中心軸線、給液器導(dǎo)向套軸線與鉆桿中心軸線重合；（3）根據(jù)工件材質(zhì)合理選用切削用量,加工高強度材質(zhì)工件時,應(yīng)適當(dāng)降低切削速度 V ；（4）為保證排屑、冷卻效果,切削液應(yīng)保持適當(dāng)?shù)膲毫土髁俊＜庸ば≈睆缴羁讜r可采用高壓力、小流量；加工大直徑深孔時可采用低壓力、大流量；（5）開始鉆削時,應(yīng)首先打開切削液泵,然后起動鉆頭再走刀切削；鉆孔結(jié)束或發(fā)生故障時,應(yīng)首先停止走刀,然后停住鉆頭,最后關(guān)閉切削液泵 [10] 。本科畢業(yè)設(shè)計（論文）[1] 對機床的要求（1）應(yīng)有足夠的剛度：內(nèi)排屑深孔鉆采用高轉(zhuǎn)速、大進給量進行加工，扭矩及軸向力都很大，機床的剛性對加工孔的精度和鉆頭的耐用度都有很大的影響。（2）應(yīng)具有足夠的功率，在計算電動機額定功率時，應(yīng)考慮到機床的效率。（3）進給機構(gòu)必須穩(wěn)定可靠：進給平穩(wěn)，不能有爬行現(xiàn)象。機床的進給量最好是無級調(diào)速，以適宜多種材料的深孔加工，一般進給量在 ～。最好使用帶有過載保護的進給機構(gòu)。（4）機床的主軸軸向竄動要?。簯?yīng)把機床主軸軸向竄動調(diào)整到允許的范圍內(nèi)，否則易引起振動而打刀。（5）應(yīng)具有一定的控制系統(tǒng)：如主軸負荷表、進給量表、超載安全裝置等，以保證深孔加工的可靠性。（6）機床主軸的徑向跳動量不得超過 。[2] 對加工系統(tǒng)其他附件的安裝要求（1）要求機床主軸和導(dǎo)向套之間的跳動量不得超過 ，以保證兩者的同軸度要求。為減小機床主軸和導(dǎo)向套的同軸度誤差，最好在所用的機床上直接加工出導(dǎo)向套的底孔。（2）要求導(dǎo)向套和工件之間的距離不得超過 1mm，以保證鉆頭粗鉆時良好的貫穿和足夠的冷卻液流量。（3）鉆桿的聯(lián)接器與機床主軸之間應(yīng)有一定的同軸度要求。尤其當(dāng)采用鉆頭旋轉(zhuǎn)的加工方式時，鉆桿聯(lián)接器應(yīng)嚴格對中，以保證與機床主軸有公共的旋轉(zhuǎn)軸線。[3]對冷卻潤滑液的要求在深孔加工中，冷卻潤滑液對加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有相當(dāng)大的影響。根據(jù)內(nèi)排屑深孔鉆的加工特點，對所使用的冷卻潤滑液有以下要求：（1）應(yīng)采用低壓大流量的冷卻潤滑方式，由于采用大進給量的加工方式，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的切屑多，切削溫度高，因此保證盡快沖走切屑和冷卻潤滑刀頭是十分重要的。（2）宜采用油脂類切削油。由于鉆頭的導(dǎo)向塊在切削時受到較大的徑向壓力以及摩擦力，要是冷卻潤滑不好往往會造成導(dǎo)向塊的急劇磨損和剝離。若選用極壓強化切削油，會在導(dǎo)向塊表面形成一潤滑膜，起到潤滑和支承重載的作用，這對減小導(dǎo)向塊的磨損和延長刀具的壽命極為有利。（3）要求保持冷卻潤滑的清潔。由于臟的冷卻潤滑液會導(dǎo)致破壞導(dǎo)向塊表面潤滑膜，或使小直徑深孔鉆的油路堵塞，也容易使高壓泵及閥門過早磨損，因此，必本科畢業(yè)設(shè)計（論文）須對冷卻液進行過濾，可采用先粗后精的過濾方式。 切削用量的合理選擇對于內(nèi)排屑深孔鉆，有 4 個基本因素影響切削用量的選擇：切屑的大小及形狀；機床的功率；合理的刀具耐用度；加工孔的尺寸的精度及表面粗糙度要求。其中，切屑的大小和形狀是最為重要的，因為切屑在鉆頭和鉆桿內(nèi)能否順利排出是加工能否正常進行的必要條件，當(dāng)然所選的用量必須是在機床的額定功率內(nèi)，同時在考慮鉆頭耐用度及內(nèi)孔的加工要求。切屑的形成，除了斷屑臺的形狀外，在很大程度上也受切削速度和進給量的影響。一般來說，固定進給量而加大切削速度將使切屑變大、變軟，而固定切削速度加大進給量將減短切屑長度，增大切削厚度。在實際使用中，可以通過以下幾個步驟來確定合適的切削用量：（1） 根據(jù)加工材料粗選切削速度以及相應(yīng)的進給量。（2） 檢查機床功率是否合適，注意應(yīng)參考機床的效率值。（3） 進行一些試驗，以形成良好的切屑為標準，決定最佳切削用量。表 切削速度和進給量 [1] 材料 硬度/HB 切削速度/(mmin 1) 進給量/(mmr 1)碳素鋼 150～225 76～91 ～易切鋼 175～250 76～91 ～錳鋼 175～250 76～91 ～鎳鋼 135～275 76～91 ～鎳鉻鋼 150～250 45～91 ～鉬鋼 150～250 45～91 ～鉻鋼 150～250 45～91 ～高速鋼 175～275 45～91 ～不銹鋼 135～275 45～91 ～鑄鐵 140～220 45～91 ～可鍛鑄鐵 135～250 76～120 ～黃銅 50～16