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1、深孔加工技术中的小直径加工和发展方向课程：《深孔加工技术》1简介深孔加工技术已在国防工业、石油采掘、航空航天、机床和汽车等行业获得了相当广泛的应用,且由于其具有高效、高精度等优点,深孔加工技术也在某些零件的浅孔加工中得到相当大的应用。近年来,深孔加工技术的发展很快,我国机械制造加工业对深孔加工技术的研究也取得了长足的进步,如将深孔钻削与低频振动切削结合起来形成的深孔振动钻削技术;喷吸钻系统、单管内排屑喷吸钻(SED)系统、枪钻系统、BTA钻削系统、深孔套料钻削系统等也都有相应的研究和创新。钻削加工是在半封闭或者封闭的环境中进行的，因此具有以下特点：（1）不能直
2、接观察到刀具的切削情况；（2）切削热不易传散；（3）切屑不易排出；（4）工艺系统刚度比较差。因此，刀具在加工时加工比较困难，尤其是以小直径深孔的加工更为困难，其加工难主要表现在以下几个方面：（1）钻头易被折断或者抱死；（2）钻头易烧伤，工件表面质量差；（3）钻头易偏摆，不易定心等问题。目前国际上利用外排屑深孔钻削技术，可钻削的孔径已经小到φ2mm，而内排屑深孔钻削的孔径很少有小于φ16mm的，且多数仍采用传统的BTA钻削系统。2在加工小直径深孔时的问题与解决2.1切屑不易排出内排屑小深孔钻削时的切屑，要经过钻杆内部的排屑通道排出,孔径越小,其排屑就越困难。例如
3、,要钻削Φ8mm的深孔,钻杆外径是Φ5.2mm,钻杆内径仅有Φ4~4.2mm,而钻杆长一般达500~1500mm。因此,在钻削过程中,发生堵屑是经常的。为使排屑流畅,钻头切削刃上设计出合理的断屑和分屑台,保证可靠断屑十分重要。但小深孔的进给量很小,实现C形屑对于某些韧性材料是不可能的,钻屑常常是柔软的小带状,钻削过程中作为冷却和冲刷切屑的切削液压力产生波动或压力下降时,切屑瞬时滞流、折叠而堵塞,进而导致钻刃损坏和钻杆扭断。为彻底解决这一问题,可以从断屑和排屑两方面采取措施。最有效的断屑方法是采用振动断屑技术,能稳定地得到所需要的切削形状。增加切削液压力对钻屑的
4、排屑作用力有益,是SED钻削系统的特点,高压切削液一路进入授油器,润滑冷却钻削区和刀具,并以3MPa~4.5MPa的压力迫使切屑进入排屑通道,并将切屑推出;另一路切削液进入可调式负压抽屑装置,形成负压,对切屑产生吸力,吸出切屑。切屑在推和吸的双重作用下能顺利排出。2.2钻杆刚度不够深孔钻削的钻杆细而长,小直径深孔钻削的钻杆更是细长,其刚度很低,因此,在设计小深孔刀具时,应当尽可能提高刀具(包括钻头和钻杆)整体的刚度。在传统设计中,钻杆与钻头采用了方牙螺纹联接方式。这要在管壁很薄的钻杆上切出方牙螺纹,势必更使细长钻杆的强度和刚度下降。即使用小进给量以降低钻削扭矩
5、,也不能防止扭断事故。为解决这一问题,对于钻削孔径Φ12mm以下孔的钻杆和钻头的联接,可采用图1所示的3种方法。这3种方法经多次试验,均比方牙螺纹联接的强度和刚度要好,可适当加大小深孔钻削时的进给量,生产效率也得到相应的提高。图1焊接（粘接）式刀具2.3制造困难钻杆和钻头若采用传统的螺纹联接,要在钻削小深孔的刀具钻杆孔内车制方牙内螺纹,螺纹车刀要比钻杆内径还要小,并且要刃磨出有严格尺寸的刀刃;方牙螺纹的螺距大,车制时又不能直观加工状况,操作很困难。钻头部的制造更为困难,除在柄部车削出方牙螺纹外,还要在直径不大的刀头上铣削出供装焊硬质合金导条和刀片的凹槽和一个排
6、屑通道。之后,硬质合金导条、刀片与刀头体的高温焊接还会引起过热、变形。因此,制造出合格的小深孔钻削刀具在工艺、操作上是有相当技术难度的。采用图1所示的措施后，使制造工艺相对简单多了。2.4钻头易被折断或者抱死钻头被折断或抱死是这类加工中最常见的现象。这是因为加工小孔时,要求主轴转速较高,钻头承受的切削力(尤其是径向力)很大,即钻头承受的扭矩过大。同时,由于钻头小,其2个主切削刃在刃磨时很难保证绝对对称,因此加工时钻头承受的径向切削力不均匀,极易造成钻头折断。另外,钻头越小,刚度和强度越低,抗扭矩能力越差,并且钻头的螺旋槽越窄,铁屑很容易将螺旋槽堵塞,钻头被卡死
7、,甚至扭断。解决这一问题,可采用“加大钻头顶角”的办法。但顶角值取得过大,会加重钻头的偏摆现象。2.5钻头偏摆,不易定心钻头直径小,而钻削又需要有尽可能大的容屑槽,以利于排屑,这就使钻芯变细,大大地削弱了钻头的刚性。另一方面,钻头只有两条很窄的棱边与孔壁接触,导向作用也较差,当遇到硬的质点时钻头易偏斜,即钻头易发生“引偏”。常用以下几种方法避免该缺陷:(1)预钻锥形坑：用小顶角(2Φ=90°~100°)较大直径的短麻花钻,预先钻出一个锥形坑,然后再用所需的钻头钻孔。由于预钻时钻头刚性较好,锥形坑不易偏,以后再用所需钻头钻孔时,这个坑就可以起定心作用。（如下图）
8、(2)用钻套为钻头导向:这样可以减少钻
