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深孔及超深孔加工工艺开发与推广应用
作者：高琦
来源：《科技创新导报》2019年第16期
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。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/5a17812541.html, 深孔加工技术研究 作者：金英卓邵健 来源：《中国科技博览》2016年第05期 [摘要]深孔加工技术一直是国内机械加工技术的难点，本文探索利用枪钻在车铣加工中心上进行深孔加工，大大提高了深孔加工的质量和效率，为国内深孔加工技术填补了空白。 [关键词]深孔；枪钻；加工中心 中图分类号：TG713 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）05-0240-01 引言 随着数控设备的普及和数控技术的成熟，应用车铣复合加工中心加工深孔已成为可能。本文通过开发车铣复合加工中心深孔加工的功能，利用枪钻解决深孔加工问题，通过摸索试验设计合理的深孔加工工艺，选择合适的深孔加工刀具和切削参数，编制合理的深孔加工数控程序，为利用枪钻进行深孔加工探索出一条切实可行的方案。 1.零件的设计要求 本次加工的目标零件，毛坯为棒料，零件材料为难加工的高温合金材料，零件总长 103mm，杆部内孔为φ6mm，壁厚为2mm，内孔表面粗糙度要求为Ra3.2，长径比为20：1，外圆端面的垂直度为0.05mm。 2.工艺性分析 该零件属于深孔加工的零件，采用普通的加长钻头很难加工。由于采用棒料加工，在机加过程中取出的余量较大，故粗加工后安排消除应力热处理。零件壁厚较薄，为保证内外圆同心和外圆对端面的垂直度，将深孔，外圆和端面安排到一道机加工序进行。 3.深孔加工方案设计 3.1 枪钻加工方法简介 常用的深孔加工方法有单管钻系统（必须专用设备进行加工）、吸钻系统（加工中心等）和枪钻等，吸钻的加工直径在φ15mm以上，枪钻的加工范围为φ0.6～50mm。该零件深孔直 径为φ6mm，故选择枪钻在具有高压内冷装置的车铣复合加工中心上进行。 枪钻时先进高效的孔加工技术，可用来加工深孔（长径比250：1），也可用来加工浅孔（长径比1：1）。枪钻是由钻柄，钻杆和钻头三部分焊接在一起，中间有一个通孔，适用于
深孔加工难题例解 Exa mp les of So lving D ifficut P roble m s in L ong Ho le M ach in ing 西安石油学院深孔加工技术研究所(710065) 彭海 刘战锋 刘雁蜀 【摘要】介绍了超小直径的深孔加工、异形零件的深孔加工、薄壁精密零件的深孔加工、两端孔径小中间孔径大的深孔加工方法,并例举5个加工实例,阐明零件的深孔加工工艺及该深孔与其他加工面之间的主要加工难点、解决办法及加工注意事项等。关键词 深孔加工 加工实例 工艺措施 Keywords l ong ho le m ach in ing ,p ractical exa mp les of m ach in ing , techno l ogicalm easures 小直径深孔的加工 本文所指的小直径深孔是53～56mm ,长径比(L d )为80 ～300的深孔,加工这类深孔,一般可采用枪钻或深孔麻花钻。由于56mm 以下小孔的枪钻制造,目前在国内还是个难题,而进口枪钻价格高,因此受到一定的限制。在对一般加工精度的这类深孔,采用深孔麻花钻加工,也能满足孔加工尺寸精度和孔表面质量要求时,由于其不需要专用的深孔加工机床、油路系统及其附加装置,应用仍很广泛。我们就曾采用大螺旋角、厚钻芯的蜗杆形深孔麻花钻(刃形都修磨成XXZ 21刃形[1]或群钻刃形)加工此类小直径深孔,注重钻头的刃磨和操作规则,均取得了较好的效果。 如图1所示的零件,为一支撑板,上有53mm 的相交孔,若用枪钻钻孔,除钻头价较高外,在厚度只有8mm 的钢板端面上进行高压密封也十分困难,且装夹工件、定位夹紧、油路系统及密封装置都十分复杂。而用53mm 蜗杆形的深孔麻花钻加工,相对而言则较为简便。 图1 支撑板零件图 在加工中, 采用回转式的专用夹具,以工作面C ,B 定位,首先钻削孔1,2,3,4,随后,将工件随夹 具体回转90°,用表找正A 面,保证A 面与B 面平行,夹持后,钻削孔5,6;最后将工件和夹具体回转180°,找正A 面,夹持后钻削孔7,8。在钻削这些孔时,每个孔必须钻直,否则两孔就很难垂直相交,并 容易断钻;同时也难保证与大孔5154.5+0.2 0mm 间的1.25mm 最小壁厚。因此,必须对钻头修磨横刃,使横刃长度b 7≈0.2mm ;除此之外,在加工中,应及时修磨刃口,保持钻刃的锋利性,并保证缓慢匀速进给。在整个钻削过程中必须稳定可靠,对修磨钻头的刃形、提钻排屑的次数、每次钻削的深度及切削用量等都必须严格的按规程操作,否则废品率将相当高。 图2 驱动体套中有平行深孔的零件图 图2所示为驱动体套零件,材质为35C r M o 钢,在壁厚为15mm 的孔壁上分别钻削56×1880mm 和56×1835mm 两个小孔,并要求此两小孔与584+0.054 mm 大孔的平行度为50.3mm ,以便保证壁 厚能承受70M Pa 的工作压力。为满足平行度要求,采取的主要工艺步骤是: 1)按5130×2130mm 尺寸下料;2)钻562mm 通孔;3)将工件按L 1=1400mm ,L 2=730mm 截成2段;4)以内孔为基准,2段按同一尺寸车削外圆(留半精车余量);5)对较长的L 1段,采用深孔麻花 钻在其两端对钻56mm 小孔,保证560-0.1mm 检验棒能顺利通过对穿钻通的56mm 小孔;对较短的L 2段,钻56mm 盲孔,保证孔深;6)对2段加工焊接坡 ? 81?《新技术新工艺》?机械加工与自动化 2001年 第6期
大深销孔的加工工艺及方法 【摘要】本文主要介绍公司在生产水电站蝶阀装配中活门与阀轴的4-φ100H7深760mm大、深销孔的镗削加工方法。 【关键词】活门阀轴大、深销孔刀杆刀具 0 引言 阀门(PDF135-WY-400)是公司所承接的又一新型分半结构的平板蝶阀，与以往公司所承制的平板蝶阀相比，其设计要求和加工、装配难度都前所未有。该阀体直径为φ4885，活门直径为φ4000 ，工艺要求阀体与活门同镗结束后，再加工活门与阀轴上4-φ100H7深760mm销孔。由于公司从未加工过如此大而深的销孔，因此如何保证销孔的尺寸精度及表面粗糙度成为镗床加工的难点。 1 大、深销孔加工过程的难点分析 1.1装夹方法 因八米龙门铣不能满足加工要求，所以工艺调整为镗床加工，为此装夹方法须进行改进，组合件尺寸大，重量重，装夹既要保证加工要求，更要保证加工安全，具体装夹方法见附图1。 1.2找正方法 利用机床主轴打表找正，两端阀轴的垂直度、平行度及高度控制在5000mm长度内跳动0.2mm。 2 大而深的销孔加工产生锥度误差的原因分析 2.1刀具磨损 由于销孔是从孔口向孔底部方向进给镗削，从刀具磨损规律来看，应该是孔口的孔径尺寸大于孔底部孔径尺寸而形成正锥度。
2.2刀具热伸长 由于镗刀是从头部向尾部方向进给，因此刀具切削头部时温度低，而随着切削深度的延伸刀具温度会逐渐升高，因此也会出现正锥度。这与工件的实际误差情况相符，为了证实这一判断需要测量一下刀具在切削时的实际增长量，以便从误差大小进行分析研究。 附图1 2.3 工件热变形 由于先开始精镗头部，工件的温度尚未升高，因此孔径也不会发生变化。当进给到尾部时，工件温度已逐渐升高，虽然当时孔径达到图纸要求，但经冷却后收缩，孔径会变小。因此在加工时头部时孔径尺寸应尽量按尺寸标注的上差加工，以便排除因工件热变形而产生的正锥度。
基于机械加工的深孔加工技术探析 机械加工中有三分之一的加工是孔加工，而深孔加工则占孔加工的四成，所以深孔加工是一种重要的加工形式。同时深孔加工的工艺较为特殊，不能直接观察成孔的过程和内部状况，所以必须对其工艺进行合理选择与设计，文章对深孔加工技术进行分析，阐述关键工艺对加工过程的影响。 标签：机械加工；深孔加工；工艺路线；刀具 1 机械加工中深孔加工的特征分析 机械加工中的深孔加工是针对孔深与直径之比（L/d≥5）较大的孔进行钻孔加工，因为孔的深度大直径小，因此工艺特征也较其他普通孔有所差异，特征如下： 1.1 加工难度大：深孔加工的过程多数都是在半封闭和全封闭的工况，不能直接观察刀具切削的过程和走刀的情况；深孔加工因为半径和孔深比例差异大，因此形成的金属屑不易排出，容易堵塞而影响加工；钻头长度大刚性也就低，容易出现抖动和偏孔的情况，且表面精度不易保证；散热也是影响加工的重要因素，相对封闭的孔内易导致温度升高而造成钻头磨损。 1.2 运动方式：在加工中工件与刀具的运行与进给方式有多种选择，如工件转动而刀具进给；工件固定而刀具旋转进给；工件与刀具按照相反的方向进行旋转并进行进给；工件旋转并进给而刀具静止，此方式很少应用。 1.3 深孔加工的排屑：在加工中应用的排屑方式有两种，一种是外排屑，冷却液进入空心钻杆从切削区域将切屑带出，从加工零件的孔和钻杆外壁排除；一种是内排屑：冷却液从零件的孔和钻杆外壁进入，经过切削区域带出切屑，从空心钻杆的孔中排除；两种方式中通常先考虑选择内排屑的方式，此类方式不会对孔壁形成二次摩擦，而影响加工表面质量，钻杆的刚性也高。 2 机械加工中深孔加工技术的分析 2.1 工艺路线的设计与选择 机械加工中工艺路线是必要的指导思路，深孔加工也不例外，首先应综合考虑深孔加工方法和刀具的适应性，针对加工零件的特征选择相关工艺方法，同时还应考虑零件的材料性质，针对其特征再精细设计工艺过程。其次，对加工过程进行段落划分，通常分为：粗加工、半精加工、精加工、光整加工，进行工艺设计，选择合适的技术措施，并以此提高加工效率和质量，如果质量要求和薄壁零件、工余量不大的则不需要分段。第三，工艺路线的设计，深孔加工的工艺路线应按照其结构特征和加工方法、设备因素等来设置，因为深孔刀具技术的发展，深孔加工已经进入了精密加工时代，集中安排工序可以优化加工的过程，从而避
深孔加工的编程及技巧 本文通过对深孔加工指令G73和G83动作过程的分析，提出设置合理参数的方法，总结了特殊深孔加工的编程技巧，并给出了应用技巧方法处理的实例。 在数控加工中常遇到孔的加工，如定位销孔、螺纹底孔、挖槽加工预钻孔等。采用立式加工中心和数控铣床进行孔加工是最普通的加工方法。但深孔加工，则较为困难，在深孔加工中除合理选择切削用量外，还需解决三个主要问题：排屑、冷却钻头和使加工周期最小化。本文将从编程方面讨论解决有关深孔加工的主要问题。 一、深孔加工的编程指令及自动编程 1. 深孔加工指令格式 大多数的数控系统都提供了深孔加工指令，这里以FANUC系统为例来进行叙述。FANUC系统提供了G73和G83两个指令：G73为高速深孔往复排屑钻指令，G83为深孔往复排屑钻指令。其指令格式为： 式中X、Y——待加工孔的位置; Z——孔底坐标值(若是通孔，则钻尖应超出工件底面); R——参考点的坐标值(R点高出工件顶面2～5mm); Q——每一次的加工深度; F——进给速度(mm / min); G98——钻孔完毕返回初始平面; G99——钻孔完时返回参考平面(即R点所在平面)。 2.深孔加工的动作 深孔加工动作是通过Z轴方向的间断进给，即采用啄钻的方式，实现断屑与排屑的。虽然G73和G83指令均能实现深孔加工，而且指令格式也相同，但二者在Z向的进给动作是有区别的，图1和图2分别是G73和G83指令的动作过程。
图1 G73指令动作过程 图2 G83指令动作过程 从图1和图2可以看出，执行G73指令时，每次进给后令刀具退回一个d值(用参数设定);而G83指令则每次进给后均退回至R点，即从孔内完全退出，然后再钻入孔中。深孔加工与退刀相结合可以破碎钻屑，令其小得足以从钻槽顺利排出，并且不会造成表面的损伤，可避免钻头的过早磨损。
车床加工深孔方法 1简介 工件如图1所示，材料为尼龙1010。生产的主要难点在f16深度2550 孔的加工。 33D iiBh 418 点击此处查看全部新闻图片 图1工件 2工艺分析 深孔加工的难点在于刀具细I .，刚度差，强度低，易引起刀具偏斜。钻削中冷却润滑液难以进入，散热困难，排屑不易，而且会经常堵塞。深孔的口部常产生直径变大、出现锥形等现象。影响加工质量。 尼龙虽有较高的抗拉强度和良好的冲击韧性，摩擦系数小，耐磨等优点 但却具有热变形温度低，导热率低，热膨胀大，收缩率大，易吸湿等缺点 工件材料长而不直，最大弯曲超过20mm不能采用机械校正的办法，二:':给深孔钻削带来很大的困难。
在无深孔加工专用设备，普通设备加工长度又不够的条件下，分析了工件的特点，针对深孔钻削的技术难点，确定了在普通车床上采用两端接刀的方法进行钻削。 3工装设计 工装结构示意图如图2所示。 点击此处查看全部新闻图片 图2 工装结构示意图 准备一根f60 x 5X 2500mm勺钢管，进行校直。在钢管纵向铣3mn宽通槽, 成为开口钢管套，用来对弯曲的尼龙棒料校直。 支承套的内孔与开口钢管套外圆尺寸一致，大端外圆大于机床主轴外圆，小端外圆与车床主轴内孔配作，小端外圆前面部分可以作成锥形，以方便安装。然后沿支承套轴向加工3mn 宽通槽。
导向定位套的f60 沉孔与开口钢管套外圆尺寸一致，用来在卡盘前端支承工件，并在其前面中心位置加工有f16 孔，给加长钻头起导向作用。 f16 加长钻头共设计了三种，其长度尺寸分别为500mm、900mm、1400mm 根据钻孔深度进行选用。并在加长钻头的加长部分开有排屑槽，方便排屑和冷却液流入。 4加工方法 先将开口钢管套撬开，把工件放入，使开口钢管将工件紧紧包住。然后将工件一端插入主轴孔内，另一端用三爪卡盘卡住。工件头部装上导向定位套，并用中心架支承。工件尾部装入支承套，利用支承套外圆与机床主轴内孔的配合，在车床主轴后端支承工件。 钻削深孔时首先用标准钻头在工件上预钻引导孔。然后从短到长分别用 f16加长钻头进行钻孔，加工到深度约1350mm为止。最后调头用同样的装夹和加工方法钻削另一半深孔。 当切削一段深度后，如果出现排屑不畅，应及时移动尾座排屑。 通过这种加工方法，两端接刀的偏差小于0.5mm偏差主要取决于钢管 的直线度，以及支承套与主轴内孔的配合加工示意图见图3
微孔加工方法 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 在孔加工过程中，应避免出现孔径扩大、孔直线度过大、工件表面粗糙度差及钻头过快磨损等问题，以防影响钻孔质量和增大加工成本，应尽量保证以下的技术要求:①尺寸精度：孔的直径和深度尺寸的精度；②形状精度：孔的圆度、圆柱度及轴线的直线度；③位置精度：孔与孔轴线或孔与外圆轴线的同轴度；孔与孔或孔与其他表面之间的平行度、垂直度等。 同时，还应该考虑以下5个要素: 1.孔径、孔深、公差、表面粗糙度、孔的结构； 2.工件的结构特点，包括夹持的稳定性、悬伸量和回转性； 3.机床的功率、转速冷却液系统和稳定性； 4.加工批量； 5.加工成本。 深孔加工：一般把长径比L(孔深与孔径比)大于5的孔称为深孔。深孔加工比一般孔的加工要困难和复杂，其原因是： 1.由于孔深与孔径比较大，刀具细而长、刚性差，所以在钻孔时容易偏斜，产生振动，使得孔的表面粗糙度和尺寸精度不易保证。 2.钻削时排屑困难。
3.热量不易排出，钻头散热条件差，使得刀具磨损加剧，甚至丧失切削能力。 机械钻削加工 一、HSS-E（高性能高速钢）钻头 由于长钻头本身的稳定度不好，因此在加工过程中必须采用较低的切削参数，而HSS 较低的红硬性也要求进一步降低其切削速度。因此，在深孔加工中，外部的冷却液很难到达刀具的切削刃上，钻尖处实际进行着干加工，所有这些因素的综合导致了深孔加工需要很长的加工周期。 二、枪钻 硬质合金头枪钻可以实现精确而安全的孔加工，即使是在进行超常深孔的加工情况下也是如此。切削液被加压泵打入钻杆内(压力约为3MPa-8MPa)，然后流过切削刃，当切削液沿着刀具和零件孔壁间的V形截面空间流出时，将切屑带走。由于钻杆是空心轴，刚性差，不能采用较大的进给量，因此生产效率较低；同时，切屑必须保持小而薄的形状，才能保证被冷却液冲出；此外，由于枪钻加工中高压冷却液的使用，因此要求使用专用机床。由于枪钻钻杆为非对称形，故其抗扭刚性差，只能传递有限的扭矩，因此枪钻只适用于加工小直径孔的零件。 枪钻是一种有效的深孔加工刀具，其加工范围很广，从模具钢材,玻璃纤维、特氟龙(Teflon)等塑料到高强度合金(如P20和铬镍铁合金)的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求较严的深孔加工中，枪钻可保证孔的尺寸精度、位置精度和直线度。标准枪钻可加工孔径为1.5mm到76.2mm的孔，钻削深度可达直径的100倍。
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
深孔加工技术研究毕业论文 目录 目录......................................................................... I 摘要....................................................................... III ABSTRACT.................................................................... IV 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2深孔加工技术国外现状 (1) 1.2.1国外深孔加工技术发展现状 (1) 1.2.2国深孔加工技术发展现状 (3) 1.3 深孔加工的特点 (4) 1.4课题研究的背景、意义以及发展趋势 (5) 1.5 课题的研究容 (6) 第二章深孔加工方法及问题分析 (7) 2.1 深孔加工方法 (7) 2.1.1 扁钻 (7) 2.1.2 枪钻 (8) 2.1.3 BTA深孔加工系统 (9) 2.1.4 双管喷吸钻系统 (10) 2.1.5 DF(Double Feeder system)系统 (11) 2.1.6 单管排屑深孔喷吸加工技术(SIED技术) (12) 2.1.7 深孔扩钻(Counterboring)技术 (12) 2.2 常用深孔加工方法对比分析 (13) 2.3 深孔加工注意事项与问题分析 (14) 2.3.1加工时应注意的问题 (14) 2.3.2深孔钻常见问题及产生原因 (14) 2.4深孔加工系统的选用 (15) 2.5本章小结 (15) 第三章深孔钻削的力学特性分析 (15) 3.1深孔钻削刀具的力学模型 (16) 3.1.1 BTA排屑深孔钻的力学模型 (16) 3.2深孔钻削各切削力的求解 (18) 3.2.1钻削力的测量 (18) 3. 2. 2钻削力分量求解 (19) 3. 3导向块位置角的分布分析 (20) 3.4 本章小结 (22) 4.1 深孔钻削加工的动态钻削力 (22)
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
提高孔加工的精度的方法 对于钳工专业而言，钻孔是其中最重要的加工操作，它是一种确定孔系和孔位置准确度的方式。钻削加工时，操作者可以利用理论联系实际的方法分析出孔的中心位置、确定钻床主轴线和被加工工件表面的垂直度以及做好麻花钻刃磨的质量提升工作，从而达到不断提升钻孔工艺以及提高钳工操作能力的目的，希望本文能够使更多的人掌握钳工孔加工精度的方法 在钳工专业的基本实习训练中，孔加工是相对比较难掌握的基本操作之一。在孔加工实习训练中反映问题最多的是单孔的直径控制和多孔的孔距精度控制，特别是对孔距的精度控制最为突出。在实践中，如果是成批量的生产加工，可以通过制做工卡具来实现对孔距的控制，这样不仅能满足产品的技术要求，还能极大地提高工作效率。但在小批量的生产加工中，对孔和孔距的形状和位置精度控制，则要通过划线、找正等方法来予以保证。? 一、钳工孔加工实习课题训练中容易出现的问题：? 1、钻孔时孔径超出尺寸要求，一般是孔径过大；? 2、孔的表面粗糙度超出规定的技术要求；? 3、孔的垂直度超出位置公差要求；? 4、孔距（包括边心距和孔距）超出尺寸公差的要求；? 二、孔加工中出现问题的主要原因分析：? 1、钻头刃磨时两个主切削刃不对称，在钻削过程中，使钻头的径向受力；? 2、对钻削的切削速度选择不当；? 3、钻削时工件未与钻头保持垂直；?
4、未对孔距尺寸公差进行跟踪控制；? 三、提高孔加工精度的方法：? 在孔加工的课题训练中，对于前三个问题，需要加强练习。比如主切削刃的不对称问题，在刃磨时，要对砂轮面进行检查，如果砂轮的磨削面不平整，应及时进行修整，刃磨的角度应保持一致。对于不同的孔径，要选择相应的切削速度。在钻孔过程中，自始至终都要避免钻头的径向受力。钻孔时，不仅要保证平口钳的上平面与钻头的垂直，也要保证夹持工件时夹持面与加工表面的垂直。夹持要牢固，避免在钻孔过程中，由于夹持不牢使工件发生滑陷。这些都需要在实习的过程中让学生慢慢体会和认真掌握的。? 最容易出现也是最难掌握的问题是孔距精度的控制问题，在这里作一下重点阐述。传统的孔的位置精度的检查是靠划出“检查圆”和“检查框”的方法。“检查圆”它是在钻孔划线完毕后，用划规以样冲眼为中心，划出比需要加工孔的直径大的“检查圆”，作为钻孔时检查位置是否准确的参照基准。由于划规在旋转中其确定圆心的脚尖与样冲眼的接触中会产生滑动，使划规划的“检查圆”容易产生误差。“检查框”是利用高度游标卡尺在孔的十字中心线上划出等距的方格，是在钻孔的初期样冲眼灭失时，用来替代样冲眼检查孔位置是否正确的依据，“检查框”确定的找正基准可以保证钻孔的中心与样冲眼定位的中心重合，保证划线精度，也避免了划“检查圆”的误差。这两种保证孔位置精度的做法在教学中很难被学生掌握。在多年的钳工实习教学实践中，对于孔距的控制我采用的是“跟踪控制法”。所谓“跟踪控制”，就是从划线开始，到加工结束，每一道加工工序都要通过认真的检查来保证孔距的精度要求在加工者的控制之中。做到前道加工工序是后一道加工工序的精度控制前提，后一道加工序是前一道加工工序的精度控制保证。一环扣一环，从
常用的内孔加工方法与 特点解析 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
一、钻孔? 在模具零件上用钻头主要有两种方式：一种是钻头回转，零件固定不回转，如在普通台式钻床、摇臂钻、镗床上钻孔；另外一种方式零件回转而钻头不回转，如在车床上钻孔，这两种不同的钻孔方式所产生的误差不一样，在钻床或镗床上钻孔，由于钻头回转，使刚性不强的钻头易引偏，被加工孔的中心线偏移，但孔径不会发生变化。钻头的直径一般不超过75mm，若钻孔大于30mm以上，通过采用两次钻销，即先用直径较小的钻头（被要求加工孔径尺寸的~倍）先钻孔，再用孔径合适的钻头进行第二次钻孔直到加工到所要求的直径。以减小进给力。钻头钻孔的加工精度，一般可以达到IT11~IT13级，表面粗糙度Ra为~。 二、扩孔? 用扩孔钻扩大零件孔径的加工方法，既可以作为精加工（铰孔、镗孔）前的预加工，也可以作为要求不高的孔径最终加工。孔径的加工精度，一般可以达到IT10~IT13级，表面粗糙度Ra为~。 三、铰孔? 是用铰刀对未淬火孔进行精加工的一种孔径的加工方法。铰孔的加工精度，一般可以达到IT6~IT10级，表面粗糙度Ra为~。在模具制造加工中，一般用手工铰孔，其优点是切削速度慢，不易升温和产生积屑瘤，切削时无振动，容易控制刀具中心位置，因此当孔的精度要求很高时，主要用手工铰孔，或机床粗铰再用手工精铰。在铰孔时应主要以下几点：a. 合理选择铰孔销孔余量及切削和规范；b. 铰孔刃口平整，能提高刃磨质量；c. 铰销钢材时，要用乳化液作为切削液。 四、车孔? 在车床上车孔，主要特征是零件随主轴回转，而刀具做进给运动，其加工后的孔轴心线与零件的回转轴线同轴。孔的圆度主要取决于机床主轴的回转精度，孔的纵向几何形状误差主要取决于刀具的进给方向。这种车孔方式适用于加工外圆表面与孔要求有同轴度的零件。 五、镗孔? 在镗床上镗孔，主要靠刀具回转，而零件做进给运动。这种镗孔方式，其镗杆变形对孔的纵向形状精度无影响，而工作台进给方向的偏斜或不值会使孔中心线产生形状误差。镗孔也可以在车床、铣床、数控机床上进行，其应用范围广泛，可以加工不同尺寸和精度的孔，对直径较大的孔，镗孔几乎是唯一的方法。镗孔加工精度一般可以达到IT7~IT10级，表面粗糙度Ra为~。
深孔加工技术的起源可追溯到20世纪初，为解决枪管的加工问题，美、英等军事工业部门发明了枪钻。他将高压液体通过钻杆内通道送到刀头，带走铁屑和热量，并在钻头外径加导向条，以保证正确的方向。但由于采用外排屑的方式，切屑与加工表面直接接触，影响加工表面质量，同时，受自身结构所限也不适于精密的加工。 【深孔加工图例】 随着时代更迭，技术进步，深孔加工技艺已得到飞跃式的发展。“工欲善其事，必先利其器”，目前的深孔加工系统以及方法有很多，专业从事深孔加工的企业也有很多。深孔加工主要就是承接磨具设计，磨具制做，深孔加工，镗孔加工，斜孔加工，以及各种疑难孔加工业务的。业务范围涉及钛合金，不锈钢，铜，铝，铸钢，铸铁，各种普通材质以及各种硬质材料的精度加工。加工范围：工件深孔直径3毫米至40毫米，加工长度可达2600mm。 现代的深孔加工具有很多工艺特点，大致可归类为6类特点，比如刀杆受孔径的限制，直径小，长度大，造成刚性差，强度低，切削时易产生振动、波纹、
锥度，而影响深孔的直线度和表面粗糙度；在钻孔和扩孔时，冷却润滑液在没有采用特殊装置的情况下，难于输入到切削区，使刀具耐用度降低，而且排屑也困难；在深孔的加工过程中，不能直接观察刀具切削情况，只能凭工作经验感觉切削时的声音、看切屑、手摸振动与工件温度、观仪表(油压表和电表)，来判断切削过程是否正常；切屑排除困难，必须采用可靠的手段进行断屑及控制切屑的长短与形状，以利于顺利排除，防止切屑堵塞；刀具散热条件差，切削温度升高，使刀具的耐用度降低；为了保证深孔在加工过程中顺利进行和达到应要求的加工质量，应增加刀具内(或外)排屑装置、刀具引导和支承装置和高压冷却润滑装置。 【深孔加工图例】 德州三嘉机器制造有限公司位于山东省德州市经济开发区，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。
孔加工方法 A.目的 熟悉常见孔加工工艺 对孔加工用刀具有大概印象 了解部分新的加工方法 B.概念 实体上的空腔称作孔。可能是圆的，方的，六角的等等。这里只讨论金属切削加工的范畴内的孔加工，即通过旋转的刀具（或工件）来获得孔的方法，所以讨论的对象局限于圆孔。 可用于孔加工的通用机床设备：车床、铣床、镗床、钻床。根据加工工件的外形，所需孔的直径，公差等级，孔深（通孔或圆孔），选择合适的设备和加工方法。 C.实体开孔 1.麻花钻 Φ20以下规格可以选择莫氏柄或者直柄，Φ20以上一般均为莫氏锥柄。 直柄可以选用钻夹头来夹持，三爪钻夹头本身可以在一定范围内调节，可以适应不同规格的直柄钻头，但是夹持精度比较低。 弹簧夹头也可以用来装钻头，但是每一种规格的钻头需要相应规格的卡簧来装夹。 麻花钻材质有普通高速钢、钒高速钢、钴高速钢、粉末冶金高速钢、硬质合金等。高速钢类价格相对比较便宜，韧性好，可用于跳动比较大的场合。硬质合金切削速度快，效率高，但对装夹、冷却和断屑排屑要求很高，一般整体硬质合金装夹后跳动不能超过0.02，否则钻尖容易折断，此外对于长铁屑材料，一般要求内冷，且冷却液压力在10bar以上。 钴高速钢是介于普通高速钢钻头和整体硬质合金钻头之间的一个比较好的解决方案，由于比普通钻头硬度高，更耐磨，所以刃口更耐用，不容易折断；同
时与硬质合金钻头相比，又有很好的韧性，不需要保证严格的跳动。 PVD涂层也能提高高速钢钻头的切削速度和寿命，但是一旦重磨，涂层就不起作用。 由于普通钻头容易产生钻偏、钻斜的现象，所以很多时候需要用中心钻预钻引导孔。因为方便计算，所以一般选用90o锥角的中心钻。预钻的深度根据孔径计算，要求引导孔口部直径小于钻头直径，这样钻头的刃口先开始切削，而不是钻尖或外刃。 整体硬质合金的钻头不能使用预钻孔，因为整硬钻头均为自定心设计，预钻孔会导致孔质量下降甚至钻头损坏。 2.板钻 板钻由钢质刀体和可换刀片组成。刀片材料可以是高速钢或者硬质合金，并带有涂层。专业厂家生产的板钻一般带中心冷却孔，并且可换刀片形式比较多，有的用于钻孔，有的用于锪沉孔，也有用于锪锥孔。 板钻的效率介于高速钢钻头和机夹钻头之间，但同样需要机床的功率比较大，因此在近年来在钻孔方面逐步被机夹钻头取代。 3.机夹钻头（浅孔钻） 大批量条件下最经济最高效的孔加工方法。通常情况需要中心冷却，并却冷却压力足够大。最初称之为浅孔钻是因为其加工孔深局限于5D以内，但是刀具厂家最新的产品能够用机夹钻头加工出9D的孔。 4.铣刀螺旋插补 Φ50以上的浅孔也可以通过铣刀螺旋插补的方式获得。这种方式要求的功率和扭矩比直接选用相应型号的钻头要小很多，因此可以在小型机床上加工大直径的孔，所以在小批量的情况下能减小刀具库存。 一般选用圆刀片铣刀或高进给铣刀（见下图），刀具外径介于D/2和D之间，并选用合适长度的刀杆。刀杆分整体只和模块化，整体式刚性最好，但长度固定。模块化的刀柄可以根据需要接长，比较灵活，常见的接长系统为山特维克的Capto系统和高迈特的ABS系统。 高进给铣刀的切入角度比较小，在45度以下，形成的铁屑比较薄，所以能
复杂深孔的高效加工方法 复杂的深孔加工变得越来越富有挑战性。零件常常要求附加特征，例如非常小的孔光洁度、内室、孔径变化、轮廓、凹槽、螺纹及变化的孔方向。要高效地获得此类公差很小的孔，不仅需要具备丰富的经验和研发资源，而且需要工程能力、应用设施以及实质性的客户参与。 深孔加工（DHM） 是一类由专为现有应用而设计的刀具所主导的加工领域。许多不同的行业都涉及到深孔加工，但应用最广泛的是能源和航空航天业。起初某些深孔零件特征往往看似无法形成，但由专家们设计的非标刀具解决方案除了解决工序问题，也能确保它们在某种程度上以高效率和无差错为特征予以执行。 对复杂孔的需求不断增长，并且迫切需要缩短加工时间，这样就促进了现代深孔加工技术的发展。数十年来，深孔钻削都是一种采用硬质合金刀具的高效加工方法，但孔底镗削作为瓶颈已开始不断显现。 现在，该加工领域取得成功通常基于混合使用标准和专用刀具元件，这些元件具有设计成专用深孔加工刀具的经验。这些刀具配有加长的高精度刀柄，并且具有支撑功能和集成式铰刀，再
结合最新的切削刃槽形和刀片材质以及高效的冷却液和切屑控制，就能在最高的穿透率和加工安全性下获得所需的高质量结果。 停止深孔加工的零件首先需求钻削十分深的孔，然后往往是各种复杂的特征加工。深孔加工取得成功通常基于混合运用规范和公用刀具元件，这些元件具有设计成非标刀具的阅历。此类基于T-Max 424.10型钻头的非标刀具是单管运用的一局部。 在深孔钻削中1mm以下的小直径孔采用硬质合金枪钻加工而成，但对于15mm及以上的孔，一般采用焊接刃钻头，而对于25mm及以上的孔，则采用可转位刀片钻头才能进行非常高效的钻削。现代可转位刀片技术和钻管系统也为深孔加工提供了专用刀具的新可能性。 孔深超过10倍孔径时，加工出的孔一般认为很深。孔深达300倍径时就需要专门的技术，并采用单管或双管系统才能进行钻削。在漫长地加工至这些孔底部的过程中，需要专门的运动机构、刀具配置以及正确的切削刃才能完成内室、凹槽、螺纹和型腔的加工。支撑板技术是另一重要领域，在深孔钻削中也至关重要，现在它作为深孔加工技术的一部分也进展颇大。其中包括适合此领域可提供更高性能的合格刀具。 在深孔加工中，1mm以下的小直径孔采用硬质合金枪钻加工而成，但关于15mm及以上的孔，普通采用焊接刃钻头，而关于25mm及以上的孔，则采用可转位刀片钻头在单管系统和Ejector双管系统中才干十分高效地执行这些工序。山特维克可乐
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。
车床加工深孔方法 1 简介 工件如图1所示，材料为尼龙1010。生产的主要难点在f16深度2550孔的加工。 点击此处查看全部新闻图片 图1 工件 2 工艺分析 深孔加工的难点在于刀具细，刚度差，强度低，易引起刀具偏斜。钻削中冷却润滑液难以进入，散热困难，排屑不易，而且会经常堵塞。深孔的口部常产生直径变大、出现锥形等现象。影响加工质量。 尼龙虽有较高的抗拉强度和良好的冲击韧性，摩擦系数小，耐磨等优点。但却具有热变形温度低，导热率低，热膨胀大，收缩率大，易吸湿等缺点。
工件材料长而不直，最大弯曲超过20mm，不能采用机械校正的办法，给深孔钻削带来很大的困难。 在无深孔加工专用设备，普通设备加工长度又不够的条件下，分析了工件的特点，针对深孔钻削的技术难点，确定了在普通车床上采用两端接刀的方法进行钻削。 3 工装设计 工装结构示意图如图2所示。 点击此处查看全部新闻图片 图2 工装结构示意图 准备一根f60×5×2500mm的钢管，进行校直。在钢管纵向铣3mm宽通槽，成为开口钢管套，用来对弯曲的尼龙棒料校直。 支承套的内孔与开口钢管套外圆尺寸一致，大端外圆大于机床主轴外圆，小端外圆与车床主轴内孔配作，小端外圆前面部分可以作成锥形，以方便安装。然后沿支承套轴向加工3mm宽通槽。
导向定位套的f60沉孔与开口钢管套外圆尺寸一致，用来在卡盘前端支承工件，并在其前面中心位置加工有f16孔，给加长钻头起导向作用。 f16加长钻头共设计了三种，其长度尺寸分别为500mm、900mm、1400mm 根据钻孔深度进行选用。并在加长钻头的加长部分开有排屑槽，方便排屑和冷却液流入。 4 加工方法 先将开口钢管套撬开，把工件放入，使开口钢管将工件紧紧包住。然后将工件一端插入主轴孔内，另一端用三爪卡盘卡住。工件头部装上导向定位套，并用中心架支承。工件尾部装入支承套，利用支承套外圆与机床主轴内孔的配合，在车床主轴后端支承工件。 钻削深孔时首先用标准钻头在工件上预钻引导孔。然后从短到长分别用f16加长钻头进行钻孔，加工到深度约1350mm为止。最后调头用同样的装夹和加工方法钻削另一半深孔。 当切削一段深度后，如果出现排屑不畅，应及时移动尾座排屑。 通过这种加工方法，两端接刀的偏差小于0.5mm。偏差主要取决于钢管的直线度，以及支承套与主轴内孔的配合。加工示意图见图3。