【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的 優(yōu) 點(diǎn)，并克服不足，使鉆削直徑范圍增大（最小直徑可達(dá) 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(jìn)入，并從鉆桿外壁與已加工空表面之間的環(huán)形空間到達(dá)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(fù)壓裝置進(jìn)入鉆桿內(nèi)腔，產(chǎn)生一定的負(fù)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(jìn)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 優(yōu)本科 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 點(diǎn)，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(diǎn)。因此在車床改造后 機(jī)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(jìn)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(jì)（論文） 8 3 改裝總體設(shè)計(jì) 車床改裝為深孔加工機(jī)床主要有機(jī)床和油路兩大部分。機(jī)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(jìn)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(jī)床改造 [4]。 機(jī)床的改造 改造對(duì)機(jī)床的要求不高，可以用舊機(jī)床進(jìn)行。改裝時(shí)，不改變?cè)嚧驳男阅?，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(jī)床主運(yùn)動(dòng) 和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)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(rùn)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(hào)的選擇 : 車床型號(hào)的選擇主要取決于深孔鉆削的功率。由于還沒(méi)有成熟的計(jì)算深孔鉆削功率的經(jīng)驗(yàn)公式 , 一般可用相應(yīng)直徑麻花鉆的功率計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。 鉆削扭矩 M 30 4 d f 0 .8 * 10 3?? 式中 M— 鉆削扭矩 N m； d— 鉆削直徑 mm； f— 鉆孔進(jìn)給量， mm/r。 式中 d 取 70mm； f 取 。 所以有 M 3 0 4 * 7 0 * 0 .10 .8 * 10 3?? M (N m )?? 鉆削軸向力 N 299 d f ? ? ? 式中 N— 鉆削軸向力， N。 ? ?N 2 9 9 * 7 0 * 0 .1 0 .7N 4 1 7 6 N?? 鉆削功率 2 1 0 3 1 0 3P M n N F n?? ? ? ? ? ? ? ? 式中 P— 鉆削功率， kw； n— 鉆孔轉(zhuǎn)速， r/s。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 式中 n 取 15r/s。 P 2 * 3 . 1 4 * 3 . 3 7 3 * 1 5 * 1 0 3 4 1 7 6 * 1 5 * 0 . 1 * 1 0 3P 6 . 6 k w? ? ? ?? 考 慮到麻花鉆有橫刃和刀具材料 為高速鋼等因素 , 取計(jì)算值的 85% 作為深孔鉆削功率的近似值。通過(guò)計(jì)算 , 鉆削直徑在 216。70mm 以下的孔，切削功率近似為 7kW。機(jī)床電機(jī)功率近似為 。 選擇改造車床型號(hào)首先應(yīng)考慮機(jī)床功率。我國(guó)國(guó)產(chǎn) CA6140 主電機(jī)功率一般為。用此，加工常用孔徑（小于 216。70mm）的深孔時(shí)，選用 CA6140 車床比較合適，功率可達(dá)到要求，并且操作方便。對(duì)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(jìn)行改裝。改裝前 CA6140 型普通車床可加工的最大工件長(zhǎng)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(guó)內(nèi) CA6140 車床最大轉(zhuǎn)速一般 1400r/min，最小進(jìn)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(xì)化到 ，則加工孔徑范圍可以擴(kuò)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(jì)（論文） 10 運(yùn)動(dòng)方式的確定 在深孔加工時(shí)主要的運(yùn)動(dòng)形式有以下幾種： （ 1）工件旋轉(zhuǎn)，并且工件進(jìn)給，刀具固定不動(dòng)； （ 2）工件旋轉(zhuǎn)， 刀具進(jìn)給； （ 3）工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)； （ 4）工件固定不動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給； 由于此次改造的機(jī)床是普通車床，由于車床的本身主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的確定 ，以及盡量減少改裝的復(fù)雜性，因此，在改造時(shí)車床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不變，因此改造的運(yùn)動(dòng)方式確定為工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給，這樣在沒(méi)有改變?cè)瓩C(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(jì)理論 11 4 DF 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì) 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(wèn)題開(kāi)辟了一個(gè)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(fù)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(fù)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(jìn)入，通過(guò)鉆桿內(nèi)部到達(dá)切削區(qū)，并冷卻潤(rùn)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(fù)壓裝置進(jìn)入，通過(guò)噴嘴到達(dá)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(fù)壓，將切削去的切屑向外抽吸，促使切屑排除。 DF 系統(tǒng)負(fù)壓產(chǎn)生的機(jī)理是： 切削液經(jīng)負(fù)壓裝置高速射入排屑通道，與向外流動(dòng)的切削液混合進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。排屑通道中向后流動(dòng)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(dòng)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(fù)壓區(qū)。在負(fù)壓區(qū)切削本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 液的流動(dòng)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(jìn)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(diǎn)，是一種被廣泛應(yīng)用的深孔鉆。 DF 深孔鉆的特點(diǎn) （ 1） 排屑效果良好。尤其對(duì)于直徑為 6～ 20mm 的小直徑深孔加工，其優(yōu)點(diǎn)就更為突出，可取代部分槍鉆來(lái)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(dòng)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 Q 小于135L/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(zhǎng)徑比為 30～ 50，最大可達(dá)100。但對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(shí)的注意事項(xiàng) : （ 1） 鉆孔前先預(yù)鉆一個(gè)與鉆頭直徑相同的淺孔 ,以便對(duì)位和鉆孔時(shí)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(qiáng)度材質(zhì)工件時(shí) ,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(shí)可采用高壓力、小流量；加工大直徑深孔時(shí)可采用低壓力、大流量； （ 5） 開(kāi)始鉆削時(shí) ,應(yīng)首先打開(kāi)切削液泵 ,然后起動(dòng)鉆頭再走刀切削；鉆孔結(jié)束或發(fā)生故障時(shí) ,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(jì)（論文） 13 [1] 對(duì)機(jī)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(jìn)給量進(jìn)行加工，扭矩及軸向力都很大，機(jī)床的剛性對(duì)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(jì)算電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)，應(yīng)考慮到機(jī)床的效率。 （ 3） 進(jìn)給機(jī)構(gòu)必須穩(wěn)定可靠：進(jìn)給平穩(wěn)，不能有爬行現(xiàn)象。機(jī)床的進(jìn)給量最好是無(wú)級(jí)調(diào)速，以適宜多種材料的深孔加工，一般進(jìn)給量在 ～ 。最好使用帶有過(guò)載保護(hù)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 （ 4）機(jī)床的主軸軸向竄動(dòng)要?。簯?yīng)把機(jī)床主軸軸向竄動(dòng)調(diào)整到允許的范圍內(nèi)，否則易引起振動(dòng)而打刀。 （ 5）應(yīng)具有一定的控制系統(tǒng)：如主軸負(fù)荷表、進(jìn)給量表、超載安全裝置等，以保證深孔加工的可靠性。 （ 6）機(jī)床主軸的徑向跳動(dòng)量不得超過(guò) 。 [2] 對(duì)加工系統(tǒng)其他附件的安裝要求 （ 1）要求 機(jī)床主軸和導(dǎo)向套之間的跳動(dòng)量不得超過(guò) ，以保證兩者的同軸度要求。為減小機(jī)床主軸和導(dǎo)向套的同軸度誤差，最好在所用的機(jī)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(guò) 1mm，以保證鉆頭粗鉆時(shí)良好的貫穿和足夠的冷卻液流量。 （ 3）鉆桿的聯(lián)接器與機(jī)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(shí)，鉆桿聯(lián)接器應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，以保證與機(jī)床主軸有公共的旋轉(zhuǎn)軸線。 [3]對(duì)冷卻潤(rùn)滑液的要求 在深孔加工中，冷卻潤(rùn)滑液對(duì)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(diǎn)，對(duì)所使用的冷卻潤(rùn)滑液有以下要求： （ 1）應(yīng)采用低壓大流量的冷卻潤(rùn)滑方式，由于采用大進(jìn)給量的加工方式，單位時(shí)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(rùn)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(shí)受到較大的徑向壓力以及摩擦力，要是冷卻潤(rùn)滑不好往往會(huì)造成導(dǎo)向塊的急劇磨損和剝離。若選用極壓強(qiáng)化切削油，會(huì)在導(dǎo)向塊表面形成一潤(rùn)滑膜，起到潤(rùn)滑和支承重載的作用，這對(duì)減小導(dǎo)向塊的磨損和延長(zhǎng)刀具的壽命極為有利。 （ 3）要求保持冷卻潤(rùn)滑的清潔。由于臟的冷卻潤(rùn)滑液會(huì)導(dǎo)致破壞導(dǎo)向塊表面潤(rùn)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(guò)早磨損，因此，必須本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 對(duì)冷卻液進(jìn)行過(guò)濾，可采用先粗后精的過(guò)濾方式。 切削用量的合理選擇 對(duì)于內(nèi)排屑深孔鉆，有 4 個(gè)基本因素影響切削用量的選擇：切屑的大小及形狀；機(jī)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?yàn)榍行荚阢@頭和鉆桿內(nèi)能否順利排出是加工能否正常進(jìn)行的必要條件，當(dāng)然所選的用量必須是在機(jī)床的額定功率內(nèi)，同時(shí)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(tái)的形狀外，在很大程度上也受切削速度和進(jìn)給量的影響。一般來(lái)說(shuō)， 固定進(jìn)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(jìn)給量將減短切屑長(zhǎng)度，增大切削厚度。在實(shí)際使用中，可以通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)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(jìn)給量。 （ 2） 檢查機(jī)床功率是否合適，注意應(yīng)參考機(jī)床的效率值。 （ 3） 進(jìn)行一些試驗(yàn)，以形成良好的切屑為標(biāo)準(zhǔn)，決定最佳切削用量。 表 切削速度和進(jìn)給量 [1] 材料 硬度 /HB 切削速度 /(m min1) 進(jìn)給量 /(mm r1) 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～ 160 76～ 120 ～ 鋁 40～ 150 91～ 183 ～ 高強(qiáng)度耐腐蝕鎳銅合金 200～ 300 45～ 91 ～ 鈦合金 180