装配式组合深孔钻加工中几点问题的研究
L—Z217~2000深孔钻床在钻深孔作业时，卷屑容易缠绕在刀具上，并将刀具挤死，甚至撞弯刀杆，增加净误差，提高热误差，导致工件报废，并给工作人员和机床操作人员带来工作危险，本文针对这种情况，结合对切削理论系统分析，确定了通过引进并装配式复合刀具进行切削试验，结合实际对L—Z217~2000深孔钻床进行改良的尝试和探讨从而决定刀具最佳几何参数以及最理想的工艺系统、切削参数，有效改善并解决了断屑、排屑的处理和刀片磨损严重的问题。从而改良切削工艺，提高刀具寿命，节约了加工成本，提高产品加工质量。
标签：深孔钻削扁钻切削参数
0 引言
L—Z217x2000卧式深孔钻床一般装配传统“外排屑高速钢扁钻”。加工中由于有时断屑不够灵敏。经常生成带状切屑并发生带状切屑缠绕到刀具上挤死刀具甚至撞弯刀杆，致使工件报废和为工作人员带来安全隐患。为了避免这种现象和改善断屑情况，尝试了引进了美国肯纳公司装配式组合刀具，但是投入使用后发现刀具磨损严重。而且因为无法打磨机夹镀钛合金刀块的刀刃，在刀顿的时候只能更换新刀块．增加了加工成本昂贵，本文主要在提高刀具寿命和合理使用刀具展开讨论。
1 思路与方法
通过结合理论分析与实际工艺试验，对工艺进行探索和改进并针对性地对新形刀具的断屑、排屑原理及其过度磨损原因进行分析，并且进行改进。主要步骤分为：①刀具几何结构及钻削作业过程中的所受外力的力学分析：②判定刀具以何种形式磨损：③在不同切削参数下进行试验并记录的试验数据；④得出结论，制定相应改进措施和方案。
2 理论分析
2.1 刀具的几何结构和所受外力分析
新引进的进口刀体钻头装配有“镀钛层的硬质合金”刀块。如图1。
新型装配式刀具在几何结构上相当于结合了麻花钻和深孔扁钻的组合刀具。在刀体中心处安装了定心钻（直径为10）可承受部分切削力并提高定位精度，然后在刀体的左右两侧呈不对称结构的装有4片硬质合金。通过刀体对刀片产生夹持和定位作用当硬质合金刀片磨损后，可通过调整顶丝和楔块延伸刀片，刀片则可以再次使用使用；由于两侧刀片的排列相对于几何中心并不对称，使切屑在两侧受力不均匀，易于断裂而形成较小的切屑，使排屑顺畅的同时非对称排列还可以使切削时的径向力在刀刃上的径向力也可以得到较合理的平衡，散热条件好
装配式组合深孔钻加工中几点问题的研究 L—Z217~2000深孔钻床在钻深孔作业时，卷屑容易缠绕在刀具上，并将刀具挤死，甚至撞弯刀杆，增加净误差，提高热误差，导致工件报废，并给工作人员和机床操作人员带来工作危险，本文针对这种情况，结合对切削理论系统分析，确定了通过引进并装配式复合刀具进行切削试验，结合实际对L—Z217~2000深孔钻床进行改良的尝试和探讨从而决定刀具最佳几何参数以及最理想的工艺系统、切削参数，有效改善并解决了断屑、排屑的处理和刀片磨损严重的问题。从而改良切削工艺，提高刀具寿命，节约了加工成本，提高产品加工质量。 标签：深孔钻削扁钻切削参数 0 引言 L—Z217x2000卧式深孔钻床一般装配传统“外排屑高速钢扁钻”。加工中由于有时断屑不够灵敏。经常生成带状切屑并发生带状切屑缠绕到刀具上挤死刀具甚至撞弯刀杆，致使工件报废和为工作人员带来安全隐患。为了避免这种现象和改善断屑情况，尝试了引进了美国肯纳公司装配式组合刀具，但是投入使用后发现刀具磨损严重。而且因为无法打磨机夹镀钛合金刀块的刀刃，在刀顿的时候只能更换新刀块．增加了加工成本昂贵，本文主要在提高刀具寿命和合理使用刀具展开讨论。 1 思路与方法 通过结合理论分析与实际工艺试验，对工艺进行探索和改进并针对性地对新形刀具的断屑、排屑原理及其过度磨损原因进行分析，并且进行改进。主要步骤分为：①刀具几何结构及钻削作业过程中的所受外力的力学分析：②判定刀具以何种形式磨损：③在不同切削参数下进行试验并记录的试验数据；④得出结论，制定相应改进措施和方案。 2 理论分析 2.1 刀具的几何结构和所受外力分析 新引进的进口刀体钻头装配有“镀钛层的硬质合金”刀块。如图1。 新型装配式刀具在几何结构上相当于结合了麻花钻和深孔扁钻的组合刀具。在刀体中心处安装了定心钻（直径为10）可承受部分切削力并提高定位精度，然后在刀体的左右两侧呈不对称结构的装有4片硬质合金。通过刀体对刀片产生夹持和定位作用当硬质合金刀片磨损后，可通过调整顶丝和楔块延伸刀片，刀片则可以再次使用使用；由于两侧刀片的排列相对于几何中心并不对称，使切屑在两侧受力不均匀，易于断裂而形成较小的切屑，使排屑顺畅的同时非对称排列还可以使切削时的径向力在刀刃上的径向力也可以得到较合理的平衡，散热条件好
此程序适用于加工中心深孔钻削；可用绝对和增量两种编程方式； G98(G99) G90(G91) G65(G66) P1 L_ X_ Y_ Z_ R_ Q_ D_ H_ F_ ; L_ ：指定固定循环的次数，增量时可指定多个孔的加工； X_ Y_：孔位坐标； Z_：为孔底坐标，增量时为孔底位置相对于H点平面的坐标； R_：为R点平面，增量时为相对于初始点的坐标； Q_：为钻孔过程中每次最小的进给量； D_：为钻孔过程中最大的进给量； H_：为钻削过程中是否退出R点的分界线； F_：进给速度； O1; #33=#5003 ; #32=#4003 ; #31=#4010 ; #27=0.12 ; N10 ; G00 X#24 Y#25 ; IF[#32EQ90] GOTO20 ; #30=#33+#18 ; #29=#30+#11 ; #28=#29+#26 ; GOTO30 ; N20 ; #30=#18 ; #29=#11 ; #28=#26 ; N30 ; #10=1. ; G00 G90 Z#30 ; #1=1. ; #2=2. ; N40 ; #1=2*#1; #2=#2/2 ; #100=#17*#10 ; #12=#30-[#7-#17]*#2*[#1-1.]-#100 ; IF[#12LE#28] GOTO60 ; G01G90Z#12F#9 ; IF[#12LT#29] GOTO50 ; G00Z[#12+#27] ; #10=#10+1. ; GOTO40 ; N50 ;
G00Z#30 ; Z[#12+#27] ; #10=#10+1. ; GOTO40 ; N60 ; G01G90Z#28F#9 ; IF[#31EQ98]GOTO70; G00G90Z#30 ; GOTO80 ; N70 ; G00Z#33 ; N80 ; G#32G#31 ; M99 ;
第九章钻削加工 钻床是加工内孔的机床，是用钻头在实体材料上加工孔,主要用于加工外形复杂，没有对称旋转轴线的工件，如杠杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔或孔系。钻孔属粗加工。·钻削加工的工艺特点 （1）钻头在半封闭的状态下进行切削的，切削量大，排屑困难。 （2）摩擦严重，产生热量多，散热困难。 （3）转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重。 （4）挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。 （5）钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。 （6钻孔精度低，尺寸精度为IT13～IT10，表面粗糙度Ra为12.5～6.3μm。 ·钻削加工的工艺范围 钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同 的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、 攻螺纹、锪埋头孔和锪凸台端面等，如图所示。在 钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔----扩孔---- 铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗 糙度为1.6～0.4μm），还可以利用夹具加工有位置 要求的孔系。 在钻床上加工时，工件固定不动，刀具作旋转 运动（主运动）的同时沿轴向移动（进给运动）。 第一节钻床 钻床的主要类型有：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床和中心孔钻床等。钻床的主参数一般为最大钻孔直径。 一、立式钻床 立式钻床是钻床中应用较广的一种，其特点是主轴轴线垂直 布置，且位置固定，需调整工件位置，使被加工孔中心线对准刀 具的旋转中心线。由刀具旋转实现主运动，同时沿轴向移动作进 给运动。因此，立式钻床操作不便，生产率不 高。适用于单件小批生产中加工中小型零件。 ·立式钻床的传动原理 主运动:单速电动机经齿轮分级变速机构 传动；主轴旋转方向的变换，靠电动机正反转
深孔钻床是指在进行深孔钻孔工序过程中专门使用的机床设备。深孔钻床加工适用范围广，具有高刚性、高精度、高速度、高效率、高可靠性、大扭矩等特点。使用深孔钻机床孔钻可以节省工艺装备，缩短生产工艺周期，保证制品加工质量，提高生产效率。 1、机床的床身是由超强钢制造的，所以比较坚固而且还耐用;同时还使用了台湾的大功率变频电机，这样能是机床的性能更加的稳定，操作也更简单。 2、安装了比较先进的机床数控系统，具有单独的人工智能界面，操作更简
单，精度也很高。 3、机床还采用了珠丝杆和导轨，可以满足机床加工时的高精度的要求;还采用了高压齿轮泵，可以自行的调节合适的流量和压力。 4、机床自身还具有四个支撑架，这样可以提高深孔钻加工的进级速度和精度，还有很好的冷却装置。 深孔钻床是一种高精度、高效率、高自动化的深孔加工专用机床，依靠先进的孔加工技术(枪钻、BTA钻、喷吸钻等)，通过一次连续的钻削即可达到一般需钻、扩、铰工序才能达到的加工精度和表面粗糙度。加工孔孔径尺寸精度：IT7～IT11;加工孔偏斜度：≤0.5～1/1000(加工孔深);加工孔表面光洁度：Ra0.2～6.3um。 深孔钻在工作时要留心的一些问题对于很多深孔钻的工作人员来说，在正式工作的时候是有很多需要注意的地方，一些相关的小知识的学习也是必不可少的。尤其是一些深孔钻在工作的时候需要注意的问题，更是需要格外的去了解一下。 1.经验的培养
这一点是没有什么马上就可以学会的办法的，只能靠实际操作慢慢的体会。毕竟很多时候深孔钻的工作是没有办法直接看到的，只能通过听声音，看振动等方法以经验和感觉来进行判断。 2.问题的分析 在很多时候深孔钻的工作都有可能会出现一些问题，可能是深孔钻本身工艺品质等方面的问题，也有可能是操作的问题，这些都需要工作人员在最短的时间里面做出判断并解决的。如果深孔钻在工作的时候出现一些不正常的状态，也是需要工作人员来进行处理的。 德州三嘉机器是集开发、设计、制造、销售普通深孔加工机床（深孔钻床、深孔钻镗床、深孔镗床），以及数控深孔加工机床（数控深孔钻床、数控深孔钻镗床、数控深孔强力珩磨机）于一体的专业厂家。
课题7.5端面深孔加工循环（G74） 教学目的和要求: 1、掌握端面深孔循环指令G74编程方法 2、能够G74指令编写加工程序 教学重点难点: 1、掌握端面深孔循环指令G74编程方法 2、能够G74指令编写加工程序 教学方式: 课堂理论教学教学时数3学时 教学内容 深孔钻循环功能适用于深孔钻削加工，如图 7-6所示。 1、编程格式 G74 R(e) G74 X(U) ____ Z(W) ____ I____ K____ D____ F____ 其中X表示B点X坐标； U表示A→B增量值； Z表示C点的z坐标； W表示A→C的增量值； I表示x方向的移动量(无符号指定)； K表示z方向的切削量(无符号指定)；
D表示切削到终点时的退刀量； F表示进给速度。 如果程序段中X(U)、I 、D为0，则为深孔钻加工。 2、走刀路线 走刀路线如图7-6所示： 图 7-6深孔钻削循环 3、编程实例 例1：采用深孔钻削循环功能加工图 7-6所示深孔，试编写加工程序。其中： e=1 ，△ k=20 ， F=0.1 。 O0005 N10 G50 X200 Z100 T0202； N20 M03 S600； N30 G00 X0 Z1； N40 G74 R1； N50 G74 Z-80 Q20 F0.1；
N60 G00 X200 Z100； N70 M30； 例2：如图7-7所示，要在车床上钻削直径为10mm，深为100mm的深孔，其程序为： N01 G50 X50.0 Z100.0：建立工件坐系 N02 G00 X0 Z68.0；钻头快速趋近 N03 G74 Z 8.0 K5.0 F0.1 S800；用G74指令钻削循环 N04 G00 X50.0 Z 100.0；刀具快速退至参考点 图7-7 【小结】： 本课题主要是介绍G74的格式及应用，要注意G74指令的使用方法及注意事项，能够用G74编制中等复杂轴类零件的深孔加工数控加工程序。 【课外作业】： 用G74指令完成P226页图（45）、（46）的深孔加工。
深孔钻削应用指南 深孔钻削可采用多种机床安装方式：工件旋转，刀具做进给运动；工件不动，刀具旋转又做进给 运动；工件旋转，刀具做反向旋转又做进给运动。具体采用何种方式则依据工件特征及所加工孔 的情况而定。 目前常用的深孔钻削加工系统有枪钻系统、BTA单管钻系统、喷吸钻系统。它们代表着先进、高 效的孔加工技术，通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度 好；直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。能够方便的加工各种形式的深孔， 对于特殊形式的深孔，比如交叉孔、斜孔、盲孔及平底盲孔等也能很好的解决。 上述深孔加工系统可达到加工精度 孔径尺寸：lT6~lT11 表面粗糙度： Ra0.2~ Ra6.3um 直线度： <0.3mm/1000mm 偏斜度：≤1mm/1000mm 下图为最常用的两种深孔钻削加工刀具：枪钻和BTA单管钻
深孔钻削的最主要特征 1.极高的材料去除率；在正常加工条件下钻削深孔均一次贯穿，无需中途退刀；能获得极佳的 孔径尺寸精度、直线度、表面粗糙度，并能加工各种形式的深孔，如交叉孔，盲孔，斜孔等；加工质量的高度一致性。当钻削深孔时，整个切削过程对刀具、机床及其相关设备有着极高的 要求。 2.深孔加工是处于封闭或半封闭的状态下，故不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经 验，通过同声音、看切屑、观察机床负荷及压力表、触摸震动等外在现象来判断切削过程是否 正常。 3.切削热不易传散。一半切削过程中有80%的切削热被切屑带走，而深孔钻削只有40%，刀 具占切屑热得比例较大，扩散迟、易过热，刀口温度可达600℃，必须采取强制有效地冷却方 式。 4.切屑不易排出。由于孔深，切屑经过的路线长，容易发生堵塞，造成钻头崩刃。因此，切屑 的长短和形状要加以控制，并要进行强制性排屑。 5.工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制，孔的长径比较大，钻杆细而长，刚性差，易产生震动， 钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。这点在枪钻机床中更为突出。
金属加工油之深孔钻切削油的常见问题及解决方法 【首席技术支持赖永智；整理校对张艳雷技术指导总工程师张刚、张杰；】【出于对客户的尊重及隐私保密，文中案例所涉及公司名称及油品牌号全部隐去】 摘要：深孔钻工艺分析；当前匹配油品常见问题及相应对策；硫化添加剂的筛选 关键词：“四球机-线性理论”；深孔钻切削油；非活性；硫化脂肪酸酯；硫化猪油；硫化烯烃； 在现代机械加工中，通常把加工孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻切削力 分布均匀，分屑、断屑性能好，钻削平稳可靠，钻削出的深孔直线性好，是机加工发展中不 可忽略的一环。 一、加工工艺分析 深孔钻削加工时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都 要借助压力冷却系统解决冷却和排屑，如果润滑冷却介质选用不当，则很容易出现以下问题： 1.烟雾大 2.排屑不顺畅 3.钻头磨损快 市场上深孔钻切削油种类繁多，和传统切削油相比，配方基本一样，只是粘度上有所区别。面对这些问题，我们只要科学的分析各个工艺的加工特点，清晰的了解氯、磷、硫三大 极压抗磨添加剂的作用机理，就能够做到在金属加工各工艺中扬长避短、准确运用。 深孔钻削虽然属于切削工艺，但和传统切削又有所不同，在实践当中发现：传统切削在 加工时，多把刀具同时工作，各个进程的扭矩不同。而深孔钻削在加工初期，钻头和工件一 接触，压力就达到2000N左右，温度瞬时增高，要求所选油品粘度要低，渗透性要好，冷却 性要好、排屑要顺畅；加工结束时压力大约在4000N左右，如果所选油品的极压值（PD） 低于4000N或者油品中极压剂释放速度慢的话，那么冒烟、钻头磨损快就是必然的了，所以 选择的极压剂只要粘度低、极压抗磨性高，运用“亿达渤润-线性理论”① ，检测油品在 2000N—4000N这个关键作用区间能否迅速释放就可以了。 二、添加剂的选择 随着金属加工工艺不断的发展，硫化极压抗磨添加剂在金属加工油领域的主导地位越来越明显，可满足深孔钻工艺要求的硫化极压抗磨添加剂并不多见。亿达渤润石化经过大量的四球数据分析、多年的一线操作经验积累以及终端使用客户的良好反馈，确定YD-3015（硫化
学院:机械工程学院专业班级: 学号: 姓名:
高精度深长孔的精密加工 一、历史背景 枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。其主要历史背景是： 一次世界大战（1914?1918年）首次使战争扩大到世界规模。帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。而继 续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者 面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。 第一次世界大战中的火炮 二、传统加工工艺及存在的问题 在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度 要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨 此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花 钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。若钻头刚性差，则震动更大，表面形状 误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率 和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来 的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。
传统深孔的加工流程 三、工艺路线与刀具的改进 本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨 1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进 单管内排屑深孔钻的由来 单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。 20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括出以下6项里程碑式的成果： ①单出屑口单管内排肩深孔钻基本结构的形成。 ②用硬质合金取代工具钢和高速钢做切削刃及导向条，使加工效率大幅度提髙。 ③由单出屑口单切削刃发展成双出屑口的错齿结构。 ④错齿焊接式结构进一步发展为硬质合金刀片机夹结构，最后发展为机夹可转位涂层刀片结构并实现了专业化制造。 ⑤双管喷吸钻和DF系统喷吸钻的问世。
深孔钻切削油的常见问题及解决方法 【出于对客户的尊重及隐私保密，文中案例所涉及公司名称及油品牌号全部隐去】 摘要：深孔钻工艺分析；当前匹配油品常见问题及相应对策；硫化添加剂的筛选 关键词：“四球机-线性理论”；深孔钻切削油；非活性；硫化脂肪酸酯；硫化猪油；硫化烯烃； 在现代机械加工中，通常把加工孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻切削力分布均匀，分屑、断屑性能好，钻削平稳可靠，钻削出的深孔直线性好，是机加工发展中不可忽略的一环。 一、加工工艺分析 深孔钻削加工时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑，如果润滑冷却介质选用不当，则很容易出现以下问题： 1.烟雾大 2.排屑不顺畅 3.钻头磨损快 市场上深孔钻切削油种类繁多，和传统切削油相比，配方基本一样，只是粘度上有所区别。面对这些问题，我们只要科学的分析各个工艺的加工特点，清晰的了解氯、磷、硫三大极压抗磨添加剂的作用机理，就能够做到在金属加工各工艺中扬长避短、准确运用。 深孔钻削虽然属于切削工艺，但和传统切削又有所不同，在实践当中发现：传统切削在加工时，多把刀具同时工作，各个进程的扭矩不同。而深孔钻削在加工初期，钻头和工件一接触，压力就达到2000N左右，温度瞬时增高，要求所选油品粘度要低，渗透性要好，冷却性要好、排屑要顺畅；加工结束时压力大约在4000N左右，如果所选油品的极压值（PD）低于4000N或者油品中极压剂释放速度慢的话，那么冒烟、钻头磨损快就是必然的了，所以 选择的极压剂只要粘度低、极压抗磨性高，运用“亿达渤润-线性理论”① ，检测油品在 2000N—4000N这个关键作用区间能否迅速释放就可以了。 二、添加剂的选择 随着金属加工工艺不断的发展，硫化极压抗磨添加剂在金属加工油领域的主导地位越来越明显，可满足深孔钻工艺要求的硫化极压抗磨添加剂并不多见。亿达渤润石化经过大量的四球数据分析、多年的一线操作经验积累以及终端使用客户的良好反馈，确定YD-3015（硫化脂肪酸酯）是调和深孔钻切削油最理想、最有效的硫化添加剂。 深孔钻加工工艺，选用国标石蜡基基础油，YD-3015只需添加4%~7%（与所选基础油
劲５口。 作者姓名：林运动、陈惠翔 论文作者单位：河柴集团发动机公司大件分厂 ｆｃｊｒ ；９
论文摘要： 河柴集团发动机公司，自９７年初，开发６０４ＢＶｌ２新产品，遇到最大的技术难猫之一，是机体滑油孔加工，尺寸中４６Ｘ１６４７．５珊，孔单迹壁厚约ｌｌ姗，＃糨ｏｏ－７球墨铸 铁。 一般工艺方案需近百万元的漾孔专机解决，但当时公司资叠，，寅缺，无能为力，面临科技入员艰巨的任务，是通过技术改造振兴公司实现三创新。 ｆｉｊ技术项目必绠结合公司现实经济状况，为经济效益创新。 （２Ｊ技术改造项目必须确保可靠性、可行性，实现技术创新。 ｆ３）技改项目必须在实践中应用，为实厨性剑新。 为此当年１０月，通过信患冈，参加一拖公司工材所举办技术交流会，会上瑞典ｓＡｍＶｌＫ公司，热情接待，安排我与两位专家共同探讨深孔加工方案，最岳洽谈最经济有效方案是，应用喷吸钻削系统与万艟Ｔｉｌｌ．１２大型卧镗配用，完成币４６Ｘ１６４７．５ｒｒｍ深孔加工，但机床行程不够长，需采用两端 —－１——
打孔，解决机床行程短的问题。 这项新技术，对河南省来说，也是我公司强处一家，领先开发的项目，ｓ删蚣司对此项目非常认真、热情，几 次来我公司现场考寨，共同制订方案，直至销售、服务，热情周到，终于在９９年ｎ月，通过产品试剞，顺利完成了这项新科技项目，节约公司设备资金投资９０％以上。 由于此科技项日较新型，对机械行业比较实用，本人愿将应用中的情况介绍予广大读者，共同探讨、应用。 １弓ｆ言 河柴集团发动机公司，原名河南高速柴油机厂，现为河柴集团的支公司，自５０年代起，一直生产苏联引进的王２—ｉ８０型；４２—１６０型柴油机。 ８０＂－＇９０年代生产西德弓ｆ进蜘ＮＭ２３４型系列产品嗝、Ｗ、 Ｖ１２机，９７年初开发６０４Ｂ诅２新产品，河柴集团对高速、轻型发动机制遣，多年来积累了丰富生产经验，但对深孔加工的经验比较浅缺，如１２—１８０型凸轮轴孔＜》２０Ｘ１３６８，选用苏联进口深孔辜机旧。Ｅｎｂ６ｃ一２０１；ＭⅫ４１３２３４型机体上中８×３３２，５±ｏ．７５；中１３×通（金长Ｊ；中２４×通（垒长７２５）深油孔，选用大连机床厂设计，深孔钻∞—卿１，一台专用深孔设备，固定资产投资几十万或上百万，而且使用中也不－－２—－－——
深孔钻加工常见问题的解决方案 【首席技术支持赖永智；整理校对张艳雷技术指导总工程师张刚、张杰；】【出于对客户的尊重及隐私保密，文中案例所涉及公司名称及油品牌号全部隐去】 摘要：深孔钻工艺分析；当前匹配油品常见问题及相应对策；硫化添加剂的筛选 关键词：“四球机-线性理论”；深孔钻切削油；非活性；硫化脂肪酸酯；硫化猪油；硫化烯烃； 在现代机械加工中，通常把加工孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻切削力 分布均匀，分屑、断屑性能好，钻削平稳可靠，钻削出的深孔直线性好，是机加工发展中不 可忽略的一环。 一、加工工艺分析 深孔钻削加工时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都 要借助压力冷却系统解决冷却和排屑，如果润滑冷却介质选用不当，则很容易出现以下问题： 1.烟雾大 2.排屑不顺畅 3.钻头磨损快 市场上深孔钻切削油种类繁多，和传统切削油相比，配方基本一样，只是粘度上有所区别。面对这些问题，我们只要科学的分析各个工艺的加工特点，清晰的了解氯、磷、硫三大 极压抗磨添加剂的作用机理，就能够做到在金属加工各工艺中扬长避短、准确运用。 深孔钻削虽然属于切削工艺，但和传统切削又有所不同，在实践当中发现：传统切削在 加工时，多把刀具同时工作，各个进程的扭矩不同。而深孔钻削在加工初期，钻头和工件一 接触，压力就达到2000N左右，温度瞬时增高，要求所选油品粘度要低，渗透性要好，冷却 性要好、排屑要顺畅；加工结束时压力大约在4000N左右，如果所选油品的极压值（PD） 低于4000N或者油品中极压剂释放速度慢的话，那么冒烟、钻头磨损快就是必然的了，所以 选择的极压剂只要粘度低、极压抗磨性高，运用“亿达渤润-线性理论”① ，检测油品在 2000N—4000N这个关键作用区间能否迅速释放就可以了。 二、添加剂的选择 随着金属加工工艺不断的发展，硫化极压抗磨添加剂在金属加工油领域的主导地位越来越明显，可满足深孔钻工艺要求的硫化极压抗磨添加剂并不多见。亿达渤润石化经过大量的四球数据分析、多年的一线操作经验积累以及终端使用客户的良好反馈，确定YD-3015（硫化
模具制造工艺规范 KM-MW-001 深孔钻加工工艺规范 操作者须接受有关卧式镗床理论和实践培训,且通过考核获得上岗证,才能具备操作深孔钻加工资格。 一、加工前的准备 1、作者必须根据机床使用说明书熟悉镗床的性能、加工范围和精度，并要熟悉Hammond 公司VENTEC DRILLS装置的性能及其操作方法。 2、检查各开关、旋钮和手柄是否在正确位置。 3、检查气压是否正常，切削液润滑回路能否正常使用。 4、检查切削液是否充足。 二、深孔钻头的规格和使用说明 1、仅限于加工通孔和盲孔，不得加工交叉孔和对接孔。 2、必须有导引孔，其深度为1至2倍钻头直径。 3、加工200-600mm的孔分两步走，先选用长度约200mm的钻头加工，再用合适的钻头加工； 加工700mm的深孔分三步走，先选用长度约200mm的钻头加工，其次用长度约500mm的钻头加工，再用合适的钻头加工。 三、工艺术参数的设定 1、主轴转速设定为950rpm（卧式镗床的最高转速），理想转速为1400rpm。 2、进给量设定为0.025转（卧式镗床的最低进给量）。 3、气压设定为6-7bar。 四、加工步骤 1、装夹工件，确认牢固可靠，注意避免在工作中工件、刀具、夹具相互发生干涉。 2、加工导引孔，先用麻花钻加工至合适深度，再用铰刀加工至尺寸。 3、换上VENTEC DRILLS专用装置，确认无误。 4、开动气阀，调节专用装置上的切削液润滑旋钮至合适程度。 5、手动机床使钻头准确进入导引孔至合适位置。 6、开动主轴，按自动进给。 7、检查铁屑排出情况，时刻注意是否有切削液喷出，每分钟的进给量约为20mm，注意 钻头要有2倍以上直径的排屑槽露出工件。 8、加工完毕，机动退出一部分钻头，停机，关闭气阀，手动退出钻头。要按顺序操作， 以防钻头飞出情况发生。 五、加工质量 1、深孔表面Ra3.2以上。 2、有1/1000-2/1000的偏心。 3、有0.1-0.2mm的锥孔。 第 1 页共 1 页
文章编号:167325196(2006)0420050203 深孔钻的安全保护与控制技术 蔡善乐,马志宏,赵 学,张伟强 (兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州 730050) 摘要:对深孔钻削过程中出现扭矩增大及折断钻头钻杆问题进行了分析,介绍了一种钻杆主轴与电机轴的连接中安装扭矩传感器,进给系统的传动链中安装电磁离合器的深孔钻削安全保护与控制技术.当扭矩增大时,可以快速检测扭矩参数,并控制离合器迅速脱开,停止进给,保护钻头钻杆. 关键词:深孔钻;扭矩;保护;扭矩传感器;电磁离合器 中图分类号:T G523 文献标识码:A Safety protection and control of deep w ell drilling CA I Shan2le,MA Zhi2hong,ZHAO Xue,ZHAN G Wei2qiang (College of Mechano2Electronic Engineering,Lanzhou Univ.of Tech.,Lanzhou 730050,China) Abstract:The p roblem of torque increase and drill f ract ure during t he process of deep well drilling was analyzed,and a safety p rotection and cont rol technique was introduced,where a torque sensor was fixed between drilling bar and motor axis,while an electro magnetic clutch was fixed in t he transmission chain of feed system.When t he torque was being increased,t his equip ment would quickly measure t he data of torque,making elect romagnetic clutch opened and feed stopped,so t hat t he driller and drilling bar would be protected. K ey w ords:deep well drilling;torque;protection;torque sensor;elect romagnetic clutch 压光辊是造纸行业配置设备压光机的主要零件,其形状特征是大而长,而且圆周横截面上分布有许多细小而深的孔.一般常见的压光辊零件长度为2000～4000mm,辊径为<500～<1000mm,压光辊圆周上分布小孔数为10～20个,小孔孔径为<30～<50mm.一般当孔深与直径之比超过5～10倍的孔都可称为深孔,因此压光辊小孔钻削是典型的深孔钻削.对压光辊这样的大型零件加工难度是很大的,尤其是深孔的加工,由于其细而深,加工过程中容易折断钻头,且无法取出,使整个零件报废,从而造成很大损失.如何有效地、安全地完成此类深孔零件的加工,一直是技术人员研究的难题. 1 深孔钻削过程的分析 常见的深孔钻削方法有枪钻、喷吸钻、B TA内排屑深孔钻.特点是钻孔直径小而又长,刀具细长,刚度差,钻削时容易引偏和产生振动;刀具冷却散热 收稿日期:2005209227 作者简介:蔡善乐(19542),男,安徽合肥人,副教授.条件差,切削温度容易升高,钻头磨损加剧;排屑困难,容易崩刃及折断钻头钻杆[1]. 根据深孔钻削特点分析其过程,可以发现在钻头钻杆折断时,可能由以下几种原因引起: 1)进给量过大造成加工阻力过高,以至扭矩超过钻杆承受能力. 2)由于出屑不顺利,以至加工过程中发生堵塞,使切削扭矩增大. 3)由于加工工件材质不均匀,加工时遇到硬质点,从而使钻头钻削扭矩增大. 4)在钻削过程中,刀刃出现磨损、崩刃等损坏现象而使扭矩瞬时增大[2]. 5)进给系统的不稳定、爬行现象等,使进给量瞬时增大引起扭矩增大. 2 目前几种深孔钻的保护方法 针对深孔钻削加工中存在的排屑困难、钻杆易折断和钻头易烧伤的技术难题,技术人员寻求了许多办法,经归纳主要分以下3类: 第32卷第4期2006年8月 兰 州 理 工 大 学 学 报 Journal of Lanzhou University of Technology Vol.32No.4 Aug.2006
深孔钻操作流程 一、工件上机前的准备。 1.检查工件尺寸大小；（长、宽、高是否与加工图纸一致） 2.工件基准标示是否正确；（基准标示是否与图纸相符） 3.加工时孔径的大小等。 二、工件的装夹及校表、分中的操作。 1．工件的装夹应在保证不伤模具，不刮花模具的前提下装夹，做到合理、牢固。装夹时应注意不能超出机床工作台边缘，以免造成加工时撞坏机头，撞损刀具等。 2．校表。校表时应保证X、Y轴的精度。做到300mm误差±0.02mm。 3．分中。分中时应精神高度集中，小心操作。先将机床移动到所分中的一边，目测到相对距离时换成手轮操作且移动速度必须控制在10所示。（特别注意：手轮时不能将方向摇反）直到分中棒碰到工件亮灯后方可进行坐标设定，另一边操作一样。 三、刀具的装夹及保养。 1.确定所加工的刀具的直径大小，找出相应的机头、导向套、支撑架等。 2.装夹时应尽量平行将(导向套)放入机头内，不干净或者有毛刺时应及时 清理干净，切勿大力、蛮力或强行放入，以免对（导向套）的精度造成 影响从而导致加工时的精度。 3.刀具加工前有发现磨损或者在加工中发现铁屑异常或者听到任何异常声 响都应及时磨研，以保证刀具的使用寿命。其磨研方法参照《刀具修磨 一览表》。 四、开机时应注意的事项： 1.机床的机头是否已经回位；刀具是否回到安全位置；加工时的切削油是 否正常；排屑装置工作是否正常等。 2.主轴转速，所加工孔径大小，工件材料的硬度应作相应的调整，其调整 方法参照《主轴转速一览表》 3.数据的输入是否正确。（包括正、负的方向是否正确，小数点的输入是否 正确，系统数据是否正确等） 4.所加工的孔径坐标位置是否正常；（开机前确定坐标位置无误后加工到深 度3cm时应停机作自检） 5.加工中应注意通孔时的进出口是否有偏差，有异常及时反馈。加工顶针 孔时应抽检其光洁度、孔径大小是否正常，有异常时应作相应调整。 五、机床的维护及保养 1.应常备一桶切削油（225kg）以防止少油情况。油少的情况下将会严重影 响铁屑的及时排出，会造成对刀具、机床的损坏。 2.制冷器的维护，若发现切削油不制冷时应检查制冷机的防尘网罩是否堵 塞；油箱、过滤器是否被堵住等。建议每周一小清理过滤器；每半个月 一大清理过滤器，每一个月清理一次制冷机、防尘网等。 3.导轨油的及时注入。机床的滑动部分应经常保证润滑，油箱润滑油不足 时应及时加满。（建议三天加油一次）
毕业论文（设计）深孔钻削装置的设计诚信声明 本人郑重声明:本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名: 年月日 毕业设计任务书 设计题目: 深孔振动钻削装置的设计系部: 机械工程系专业: 机械电子工程学号: 112012321 学生: 指导教师(含职称): (副教授)、(助教)专业负责人: (课题意义及目标 1 由于深孔加工是在封闭或半封闭的状况下进行，因此不能直接观察刀具的切削情况，切削热不易传散，而且排屑困难，工艺系统刚性差，切削效果不理想，特别是0 8mm以下，长径比大于10, IT7以上的精密深孔的加工，是目前国内外的技术难题。本课题在对振动钻削进行深入研究的基础上，设计深孔振动钻削装置。 2(主要任务 (1)确定深孔钻削装置的总体设计方案。 (2)对深孔转削装置的设计方案进行设计计算。 (3)绘制相关机械结构图。 (4)撰写毕业设计说明书。 (5)撰写毕业论文。 3(主要参考资料 [1] 王峻.现代深孔加工技术.哈尔滨:哈尔滨工业出版社，2005.2. [2] 胡凤兰，何铮.深孔振动钻削.湖南湘潭:湘潭电化科技股份有限公司，2009
[3]吴金妹.振动钻削装置的研究概况.牡丹江大学报，2012，21(9):139-142 [4]韩旭,吴伏家.振动钻削在深孔加工中的应用[J].山西机械管理开发,2007.5. 4(进度安排 设计各阶段名称起止日期 1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报 告 12月1日~12月31日 2 完成深孔钻削装置的整体设计方案 1月1日~3月1日 3 设计计算，绘制相关图纸，完成中期检查 3月1日~4月30日 4 撰写毕业设计 说明书 5月1日~5月15日 5 撰写毕业论文，准备答辩 5月16日~6月18日审核人: 年月日 深孔钻削装置的设计 摘要:现代制造业中，对于高硬度材料的深孔加工的应用越来越多。传统钻削 方 存在加工时容易引偏和振动、切削热不易传散、排屑困难等不足，其加工精度 也达 到了一种瓶颈状态。振动钻削与传统钻削相比具有切削力减少、切削温度降 低、加 工精度提高等优势，其理论研究与实际应用得到了国内外专家的广泛关注，并 且其 理论研究与实际应用日趋成熟。 本课题主要设计了机械式低频轴向振动工作台，其电机与偏心轴通过轴承连 接， 电机的转动带动偏心轴的转动，偏心轴与偏心套通过键连接，偏心套与变形座 轴承 相互配合，变形座轴承与振动轴通过销钉固定，振动轴与工作台相连。因此， 电机
深孔钻是机械加工中很常见加工工艺之一，一般孔深和孔径之比大于5的钻孔，就会被人们称为深孔加工，这种工艺在汽车行业、模具行业、油泵油嘴行业、矿山石油机械行业、汽轮机行业以及纺织行业都被广泛的应用着。 但是这种工艺在加工过程中，会产生很多问题，比如：散热条件不好、刀具磨损较快、钻头易折断以及切削液/油的冷却效果不易发挥，这些问题都会严重的影响到生产加工过程。 在应用中，深孔钻这种工艺在一些柴油机厂在缸盖和缸体以及油道孔的加工中被应用着。加工灰色铸铁材料，特别是孔径在9.65—20mm，孔深在165—600mm范围内的。考虑到这种材料的加工难度，一般用户都会选择深孔钻油。 提高排屑的效果，所以要使得深孔钻油的粘度尽量降低，这样做的目的是为了提高提高深孔钻油的排屑性和渗透性。但是如果出现了粘度过低的现象，由于最大的工件孔深要达到600mm，也会严重影响到加工效果。 而另一方面，针对于钻头寿命不理想的问题，这就需要在加工中降低深孔钻的加工发热量，要使用磨擦系数小和润滑性能好的油品，如联诺化工高润滑深孔钻油NC600. NC600钻孔油是一种高效能的金属加工用油，它是由精制矿物油及活性添加剂、油性剂、防锈剂和专用传热添加剂等经科学配方调和而成，具有良好的润滑、冷却、清洗性能，摩擦系数低用作精密切削加工。用于一般切削，与常用切削油相比，加工工件表面粗糙度降低0.5倍，切削效果提高50-100% 。
可显著提高切削效率和延长刀具使用寿命,让刀具的支撑部分的摩擦可以有效降低，同时配合使用高效的极压添加剂，让被切削表面上为了达到减少切削阻力的目的，形成剪切强度低反应膜。 在进行深孔钻加工的时候，还会因为刚度差、刀具细长的原因引起刀具偏斜及与孔壁摩擦，刀杆振动变形就是因此产生，切屑不易排出，最终导致刀具折断。这时就需要加入一点“柔”性，选择一款冷却性能优良的切削液，为了降低由于摩擦及变形产生的热量，同时抑制积屑瘤的生成。 在选择金属加工液中，也需要注意很多问题，要选择具有良好的渗透性和高温润滑性的金属加工液，这种加工液可以在生产中及时渗透到刀刃上，在切削区的高温下都可以保证钻头有一个良好的润滑状态，并可以顺利排出切屑，如联诺化工深孔钻油是进行深孔钻加工中是不可或缺的金属加工液。 联诺化工深孔钻油优势 ●具有强韧的油膜，能为刀锋提供极好的保护、冷却和润滑作用，保证极高的进给度和切削率，以达到完美的表面质量，延长刀具使用寿命并阻止刀瘤的形成； ●良好的加工光洁度和精度； ●流动性好，突出的渗透性能，具有良好的排屑能力； ●无油雾，大大减轻了工作环境对健康产生的影响。 针对不同的加工工艺所选用的金属加工液也是不同的，在生产加工中，用户应该对所加工的材料、以及金属加工液都有深入的研究与
浅析机械加工过程中的深孔加工方法 随着科学技术的飞速发展，各行业对于机械加工过程中钻孔的加工技术和质量的要求也越来越苛刻，对于方法的研究越来越深入。这其中面临的最为严峻的问题就是深孔加工的问题。深孔加工属于加工工艺中最为复杂的组成部分，深孔一般是指长度和直径的比值大于五的孔，属于半封闭式切削加工工艺的一种，相比于其他工艺而言，条件更为恶劣，施工难度也更大。对于长径比大于二十的深孔而言，宜采用麻花钻在普通钻床和车床上加工。文章在阐述深孔钻削中常见几大问题的基础上，对于冷却、润滑、切屑处理等环节进行了浅要的分析。 标签：机械加工；深孔加工特点；设备方法 1 深孔钻削的特点 深孔钻削中最为主要的部分就是刀具的选择，按照工作条件、工艺技术和施工特点等方面的原因进行分类，可分为单刃外排屑深孔钻，俗称枪钻，包括BTA 深孔钻和喷吸钻在内的内排屑深孔钻、套料深孔钻、深孔镗。 目前比较常见的深孔加工问题主要体现在排屑、导向、散热三个主要方面，主要的表象问题集中在以下几个方面：首先是在钻孔过程属于半隐蔽作业，刀具切的观察难度比较大，整个过程中，信息收集多半只能依靠声音、切屑的状态、油表、电表等仪表设备、膜振动等表象来判断切削过程是否顺利进行。其次，受到深孔桩自身条件的约束和限制，孔的长径比通常比较大，钻杆的外观细而长，这就直接决定了钻杆的刚度不会很高，在运作过程中抗振动性较低，钻杆在下钻的过程中经常出现跑偏的现象，因此，在深孔的钻削过程中，对于支撑和导向的要求通常都很高。再次，由于在切削过程中，排屑的难度很大，对于判断方面的要求也更高，必须得到可靠的保证，在切屑的形状、长度各方面都要加以有效的控制，一旦发生切屑堵塞，不能得到有效的清除，则会对钻孔刀具造成严重的损坏。受到钻杆的限制，能够用于排屑的空间很大程度的受到压缩，加上钻孔内芯片的限制，环境条件变得更加恶劣，难度也随之加大，因此有时不得不采取强制排屑的方式。最后，则是散热的问题。在切削的过程中，由于空间有限，产生的热量不易排出，如不采用有效的散热手段，就会给整个钻孔过程带来很多麻烦。 2 钻孔过程中的冷却润滑工作 对于深孔工艺而言，如何能使钻削过程中冷却润滑系统平稳可靠的发挥作用，是保证工作效率至关重要的环节之一。冷却液、润滑液的合理选择使用对工程的质量、刀具的保护、工作效率都有着重要的意义。冷却液和润滑液在深孔加工工艺中，不仅起到了冷却润滑的作用，在冲刷、减震、消音等方面的作用也同样不容忽视。钻削的过程中产生的抗力和阻力很大，克服这些阻力使得工作能够顺利的完成，就会消耗很多能量，与此同时，切向和径向的力同时作用在导向块上，和孔壁之间产生摩擦，产生摩擦能量。这些能量最终都会转化成切削热，这些热主要还是靠冷却液将其带走。除此之外，冷却液的存在，能够使得导向块和
高精度深长孔的精密加工法 一、历史背景 枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。其主要历史背景是： 一次世界大战（1914?1918年）首次使战争扩大到世界规模。帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。而继 续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者 面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。 第一次世界大战中的火炮 二、传统加工工艺及存在的问题 在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度 要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨
此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。若钻头刚性差，则震动更大，表面形状误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。 传统深孔的加工流程 三、工艺路线与刀具的改进 本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨 1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进 单管内排屑深孔钻的由来 单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。 20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括出以下6项里程碑式的成果： ①单出屑口单管内排肩深孔钻基本结构的形成。 ②用硬质合金取代工具钢和高速钢做切削刃及导向条，使加工效率大幅度提髙。