【正文】 鉆頭鋒角，可減小鉆削徑向力，有利于降低導(dǎo)向塊的磨損和減小鉆孔的偏斜度。 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～ 220 35～ 65 ～ 沉淀硬化不銹鋼 320～ 380 30～ 60 ～ 在試驗(yàn)時須注意一下幾點(diǎn)： 如果中間齒形的切屑呈長條形，可用減小進(jìn)給量的方法來解決，這時切削速度也本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 要隨之減小（起減小切屑長度的作用），以便使邊上的切削刃也能形成合適的切屑 。 表 切削速度和進(jìn)給量 [1] 材料 硬度 /HB 切削速度 /(m （ 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。一般來說， 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)給量將減短切屑長度，增大切削厚度。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)，同時在考慮鉆頭耐用度及內(nèi)孔的加工要求。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，必須本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 對冷卻液進(jìn)行過濾，可采用先粗后精的過濾方式。若選用極壓強(qiáng)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。 （ 2）宜采用油脂類切削油。 [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。 （ 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。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。 （ 6）機(jī)床主軸的徑向跳動量不得超過 。 （ 4）機(jī)床的主軸軸向竄動要?。簯?yīng)把機(jī)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。機(jī)床的進(jìn)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(jìn)給量在 ～ 。 （ 2）應(yīng)具有足夠的功率，在計算電動機(jī)額定功率時，應(yīng)考慮到機(jī)床的效率。加工小直徑深孔時可采用高壓力、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] 。 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。 （ 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(dá)100。 （ 4）生產(chǎn)率高。因此，加工精度略高于噴吸鉆。 （ 2）只要一根鉆桿，省掉了噴吸鉆的內(nèi)管。 DF 深孔鉆的特點(diǎn) （ 1） 排屑效果良好。在負(fù)壓區(qū)切削本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 液的流動速度加快，提高了排屑效果 [2] 。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。 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，與向外流動的切削液混合進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。 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。4 DF 系統(tǒng)設(shè)計理論 11 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)。70mm，并能加工如不銹鋼和鈦合金等難加工材料。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。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(jìn)給量大于 ，根據(jù)深孔鉆削推薦值，該用量適合加工 216。對于大于 216。用此，加工常用孔徑（小于 216。 選擇改造車床型號首先應(yīng)考慮機(jī)床功率。70mm 以下的孔，切削功率近似為 7kW。 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 , 取計算值的 85% 作為深孔鉆削功率的近似值。 ? ?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。 式中 d 取 70mm； f 取 。 鉆削扭矩 M 30 4 d f 0 .8 * 10 3?? 式中 M— 鉆削扭矩 N 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。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。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)床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件 。 深孔加工采用 DF 系統(tǒng)。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 。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] 。6mm），密 封壓力減小，加工精度和效率提高。 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(jì) 70 年代中期日本冶金有限公司研制出來的，它并非獨(dú)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。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。其工作原理是：切削液在一定壓力作用下，由聯(lián)結(jié)器上輸油口進(jìn)入，其中 2/3 的切削液向前進(jìn)入內(nèi)、外鉆桿之間的環(huán)形空間，通過鉆頭柄部上的孔流向切削區(qū)，對切削部分、導(dǎo)向本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 部分進(jìn)行冷卻與潤滑，并將切屑推入內(nèi)鉆桿內(nèi)腔向后排出；另外 1/3 的切削液，由內(nèi)鉆桿上月牙噴嘴高速噴入內(nèi)鉆桿后部，在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個低壓區(qū)，對切削區(qū)排出的切削液和切屑產(chǎn)生向后的抽吸，在推、吸雙作用下，促使切屑迅速向外排出 [1]。 圖 BTA系統(tǒng)工作原理圖 方案三： 深孔鉆削裝置 采用 噴吸鉆系統(tǒng) 如圖 ， 噴吸鉆系統(tǒng)主要用于內(nèi)排屑孔鉆削加工。該系統(tǒng)使用范圍廣，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 248。本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 圖 槍鉆結(jié)構(gòu) 圖 方 案二 深孔鉆削裝置 采用 BTA 系統(tǒng) ，工作 原理 如圖 ， BTA 系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑系統(tǒng)，主要由中心架、授油器、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。該系統(tǒng)主要用于小直徑（ 248。槍鉆系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過尾架上輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部，到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的 V 型槽中排除 [1]。目前國內(nèi)外常用的深孔加工系統(tǒng)頭槍鉆系統(tǒng)， BTA 系統(tǒng)，噴吸鉆系統(tǒng)和DF 系統(tǒng)。改裝后的鉆床拆除深孔鉆削裝置后，仍可作為車床使用。 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)結(jié)器，授油器和中心架分別安裝在車床內(nèi)導(dǎo)軌上。油路部分主要含進(jìn)油器、回油路以及排屑箱、油箱等 [1]。 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 2 研究內(nèi)容 本課題研究的主要內(nèi)容 (1）了解國內(nèi)外深孔加工技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀； (2）對金屬切削加工的原理與一般規(guī)律進(jìn)行分析，計算選擇合理的相關(guān)切削工藝參數(shù)，包括切削熱分析、主軸電動機(jī)功率和切削功率等； (3）進(jìn)行總體改造方案比較，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計； 擬采用的研究方案 由于該設(shè)計為普通車床改裝為深孔加工機(jī)床 ,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 。 (4)切屑排除困難，必須采用可靠的手段進(jìn)行斷屑及控制切屑的長短與形狀，以利于順利排除，防止切屑 堵塞。 (2)在鉆孔和擴(kuò)孔時，冷卻潤滑液在沒有采用特殊裝置的情況下，難于輸入到切削區(qū)，使刀具耐用度降低，而且排屑也困難。 深孔加工機(jī)床現(xiàn)在所采用常規(guī)機(jī)床，有深孔鉆鏜床、深孔磨床、珩磨機(jī)及通用車床改造的深孔鉆鏜床 [1]。深孔加工刀具所使用的刀具材料多為高速鋼、 YG 及 YT 類的硬質(zhì)合金。另外，由于熱處理技術(shù)的發(fā)展，深孔工件經(jīng)熱處理后，在機(jī)械性能、結(jié)晶與顯微組織都有了較大的改善，這直接影響著材料的再加工性。在管坯生產(chǎn)中，除了一般的熱軋、冷軋無縫管材外，現(xiàn)已采用精軋無縫管材。 本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 除了深孔零件的材質(zhì)外，零件的毛坯質(zhì)量也有很大的改觀。新型 工程材料，如鈦合金、不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、陶瓷、塑料、碳纖維塑料、復(fù)合材料等，開始在深孔零件上采用。 隨著生產(chǎn)與科技的進(jìn)步，深孔零件在材質(zhì)及毛坯、刀具材料、深孔加工機(jī)床、基礎(chǔ)理論研究、檢測等方面都有了較大的進(jìn)展。國內(nèi)幾家重型機(jī)器制造廠相繼研制和采用了深孔套料鉆，已成功地加工出 12m 長的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔。 20世紀(jì) 50 年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高。 20世紀(jì) 70年代中期，由日本冶金股份有限公司研制出的 DF法為單管雙進(jìn)油裝置，它是把 BTA 與噴吸鉆法兩者的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)合起來的一種加工方法，用于生產(chǎn)后得到了滿意的結(jié)果，目前廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。 在二次世界大戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭期間，由于戰(zhàn)爭的需要，槍鉆不能滿足生產(chǎn)效率的要求，在 1943 年，德國海勒公司研制出比斯涅爾加工系統(tǒng)。槍鉆也稱為月牙鉆、單刃鉆及外排屑深孔鉆。但用麻花鉆鉆深孔時，不便于冷卻與排屑，生產(chǎn)效率很低。 深孔加工 的發(fā)展 最早用于加工金屬的深孔鉆頭是扁鉆，它發(fā)明于 18 世紀(jì)。 采用單管內(nèi)排屑噴吸鉆 (SED)鉆削系統(tǒng)，鉆 削小 深孔直徑可小到 [3]。由于槍鉆結(jié) 構(gòu)為不對稱形狀，質(zhì)心偏離中軸，這給制造、重磨都帶來一定的困難，也使造價增高 [7]。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 據(jù)情報檢索，目前世界上利用外排屑 (如槍鉆 )深孔鉆削技術(shù)，可鉆削的孔徑小到2mm。 深孔加工技術(shù)已在國防工業(yè)、石油采掘、航空航天、機(jī)床、汽車等行業(yè)獲得相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，且由于其高效、高精度等優(yōu)越性 ，深孔加工技術(shù)也在某些零件的淺孔加工中得到應(yīng)用。 研究背景 深孔加工難度高，加工工作量大，已成為機(jī)械加工的關(guān)鍵性工序，隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的迅速，新型高強(qiáng)度、高難度、難加工零件的不斷出現(xiàn) ，對深孔加工的質(zhì)量、加工效率和刀具等都提出了更高的要求，由于深孔 鉆床的特殊性，其價格比較昂貴對于非專業(yè) 化 深孔加工的廠家，成本過高。 由于深孔鉆床的特殊性，其價格比較昂貴，對于非專業(yè)化的深孔加工的廠家，成本過高。加工效率，還是刀具的耐用度都提出了更高的要求。深 孔加工難度大 、加工工作量大，已成為機(jī)械加工中的關(guān)鍵性工序。m d 鉆削直徑 mm f 鉆孔進(jìn)給量 mm/r N 鉆削軸向力 N P