深孔钻削利器枪钻几何角度参数及其应用
枪钻是一种精密深孔加工刀具，可用于在各种工件材料上钻削加工非常深的孔。枪钻具有不同于传统麻花钻的独特刀头形状（图1）和贯穿刀具全长的排屑槽。用枪钻加工时，冷却液通过刀具内部的通道被引入切削区，并通过排屑槽将切屑带出孔外（图2）。此外，刀头上的钻套（也称为“导套”）在钻削时对孔壁具有挤光作用，因此可获得直径和圆度精度极高的孔。这种“内冷却，外排屑”的结构特点使枪钻与其他深孔钻削刀具截然不同。
图1 枪钻的刀头形状
图2 枪钻加工示意图
枪钻最早是为满足加工枪管的需要而研制出来的。在该工艺问世之前，枪管是用缠绕和焊接在一根芯棒上的金属条来加工的。这样生产出来的枪管无论是直线度还是强度，都无法与现代枪械相比。最终，钻削工艺被应用于在整体金属材料上加工枪管。不过，早先使用的麻花钻需要多次走刀加工，因此孔的圆度和直线度精度都不高。
用枪钻加工成功解决了孔的圆度和直线度问题。随着这种钻削工艺的不断改进以及枪钻专用加工设备的开发，该工艺被证明在枪械和兵器行业以外的许多其他行
业也可以大显身手。枪钻加工小直径精密深孔的能力使其被广泛应用于能源、汽车、航空、模具等行业。随着加工技术的不断发展，其应用范围还在不断拓展。
刀具特点
现代枪钻的结构型式可分为整体硬质合金式、焊接式和可转位刀片式，加工时不需要使用额外的钻管。刀具的非切削端有一个供枪钻加工机床使用的标准尺寸驱动柄（图3）。图3 枪钻结构枪钻通常通过一个圆形孔来输送冷却液，但有时为了增大冷却液流量，也可以采用多个冷却液孔或肾形孔。排屑槽设计为V形槽，从而使冷却液能高效、干净地将切屑冲出孔外，因此枪钻也被称为单槽钻头。枪钻具有特定的几何形状，其刃形设计使其能获得最佳的切削能力、加工精度以及成屑和排屑效率。刀具廓形参数包括磨制的外周和钻尖几何形状、冷却液孔形状、刀头长度、钻套形状及位置。加工车间主要根据工件材料和精度要求来选择枪钻。许多标准的枪钻几何形状已通过大量试验，确定了其最佳尺寸参数。当然，车间也可以根据自己的需要定制枪钻。当所需孔的直径小于50－75mm，深径比（D/d）超过20:1时，最适合采用枪钻加工。枪钻在深径比高达400:1的情况下仍能保持很高的加工精度。该工艺可采用3种加工方式：①刀具旋转，工件固定；
②工件旋转，刀具固定；③刀具与工件相互反转。后一种方式特别适合精度要求较高的深孔加工，可以达到0.08mm/m的直线度和Ra0.2μm的表面粗糙度。对于直径较大的孔，可以先用其他深孔钻削刀具进行钻孔，然后通过二次加工（如铰孔）进一步提高孔的圆度、直线度和表面光洁度。
性能优势
与其他钻削加工方法相比，枪钻具有一些性能优势，能够降低生产成本和缩短加工时间。如前所述，枪钻能通过一次进刀加工出精密深孔。枪钻的钻套对孔壁具有挤光作用，也有助于提高孔壁表面光洁度，因此往往可以省略二次精加工。当对深孔的圆度或直线度公差要求严格，或工件材料硬度较高时，枪钻加工也是首选的加工方式，因为枪钻能够达到麻花钻难以企及的加工精度。此外，枪钻的刀头磨损后可以重磨修复，从而可以大大延长刀具的使用寿命。对于需要加工长径比极大的深孔的加工车间，无论是偶一为之的单件加工，还是生产性批量加工，都可以从枪钻工艺中获益。加工效率的提高和误差率的下降可以增加车间的长期价值，并利用该工艺提高自己的加工能力。
工艺设备
枪钻工艺的应用可以采用两种方式：①对现有机床进行枪钻深孔加工改造；②采用深孔钻削专用机床。改装的枪钻加工机床最大只能加工深径比为10:1的孔，
且通常只适合加工普通工件材料。如果用这种机床钻削更深的孔或硬度更高的工件材料，则加工精度可能会大打折扣。如果需要加工更深的孔和硬度更高的工件材料，采用具有枪钻功能的深孔钻削机床更为适合。此类机床的结构设计可以减小钻头漂移和提高其直线度，降低整个刀具产生振动的可能性，确保钻入和钻出孔口处的光洁度和尺寸精度。冷却液系统的设计大大提高了机床的钻削效率和排屑性能。此外，枪钻加工机床还具有工艺集成和加工监测的优势，使操作者可以实现高效钻孔，并对整个钻削过程进行严密监控。如图4所示，用枪钻加工时，钻套与工件的端面接触，可起到钻入点定心和表面密封的作用。钻套后面是一个容屑盒，用于容纳向外排出的切屑和冷却液，并将其排入收集箱中，以便回收处理和循环使用。为了在钻削深孔时保持精度和容纳冷却液，在钻出点设计有贯通密封装置。先进的深孔钻削机床可确保所有这些元器件共同发挥作用，以最小的切削力加工出精度最高的深孔。在设计深孔钻削机床时，还必须考虑钻孔尺寸、工件材料和选用的钻头。
图4 枪钻加工机床结构示意图
大直径深孔加工对于直径小于75mm、深径比超过20:1的深孔，用枪钻加工不失为一种正确的选择。不过，对于直径大于75mm的超深孔，也可以采用其他一些钻削方法进行加工。与枪钻加工不同，其他深孔钻削方法通常是从外部引入冷却液，使其在钻削头周围流动，然后通过刀具连接钻管，从刀具内部排出切屑和冷却液。对于大直径深孔而言，用BTA套料钻加工是一种常用而有效的选择。其他一些工艺方法（如刮孔、滚子挤孔、瓶形镗孔和拉孔）也可以类似的方式实现深孔的精密加工。产品加工的孔数不一样，孔数是9～37孔，口径是φ16.2 0+0.1mm,零件外径尺寸是φ1670+0.1mm，零件总长度为550mm。
1.深孔钻头改进前加工存在问题
（1）新购买深孔钻头偏心角度为118o±2o，仰角为12o～13o，俯角为30o。（2）加工锚固套和锚固快过程中，一个班需要磨钻头一次（每钻25米需要磨一次钻头），增加了加工的辅助时间，生产效率低。（3）钻头每次磨出来的角度不一致，加工质量容易出现波动，质量不稳定。由于钻头角度的问题，不利于孔内排屑，容易造成钻头崩角。（4）一根钻头正常情况才能使用一个月。切屑刀具几何角度的确定正确与否，直接影响切屑加工的成败与优劣，尤其在深孔加工时，刀具在极端恶劣的条件下高速工作，显得非常重要。我们经过多年使用硬质合金枪钻加工过程中，进行对钻头角度几何参数改进探讨、实验、交流总结出自己深孔加工的几何角度参数。
2.深孔钻头改进方案：
现将深孔钻头经过工人自己研磨后，偏心角度为132 o±1 o，仰角为11 o～12 o，俯角为25 o。这种钻头适用钻削直径16mm的深孔。在钻头上镶有两条硬质合金的导向块，起钻时的导向和支承作用。在主刀刃上磨成阶梯状，并磨有断屑槽，使切屑分开和折断，有利切屑排出。在切削刃上有直通钻杆的排屑孔，切屑在有压力的切削液的作用下，从钻杆内孔中排出。这种钻头的刚性好，钻削平稳，可以进行高速钻削，表面粗糙度可达Ra=3.2μm，尺寸精度可达IT10～IT11。切削用量为vC=60～80m/min，f=0.06～0.12mm/r。这种钻头是把切削齿(刃)错开分列在钻头的两边，以保证分屑可靠，使切屑体积减小，便于排出。而且刀片的散热条件得到改善。切削刃上的径向力也得到平衡。同时也根据切削刃的切削条件，选用不同的刀具材料(牌号)，以达到最佳切削效果。
3.改制后深孔钻头加工情况：
（1）加工锚固套和锚固快过程中，一个星期需要磨钻头一次（每钻325m需要磨一次钻头），降低了换刀停机周期，提高工作效率。消除工人的换刀和磨刀时间。减轻工人的劳动强度，减少工人操作频次。且不易出错。（2）钻头角度合
适所加工零件孔的尺寸，钻头削切刃磨损小，容易断屑，排屑好。钻削速度快。（3）提高产品加工的质量。通过实际对比，加工出来的孔尺寸变化波动稳定。（4）每件工件提高加工效率约30﹪，每根钻头正常的情况下能使用三个月，提高使用时间，每根钻头成本是816元，每月节约一根钻头每台机床，公司一共有三台枪钻。每月节约成本为：钻头成本为816元X每月节约1根X设备数量3 台：816X1X3=2448元。
4.结语
在加工过程中，通过合理的装夹、工装的设计和刚性的提高、刀具的设计与改造以及对刀具几何参数的改进，从而可以提高深孔钻头使用寿命，降低了生产成本，提高了生产效率，实现了锚固套零件加工的连续性和高效性。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。特殊订制的枪钻可加工孔径为152.4mm，深度为5080mm的深孔。尽管枪钻的每转进给量较低，但其每分钟进给量却比麻花钻大(每分钟进给量等于每转进给量乘以刀具或工件转速)。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。 1、刃部切入时：机械原因.检查进给机构.被削材料是否未夹紧。防振套筒的设定是否适当。钻具原因:再研磨是否有问题。套筒端面不良.是否有油漏出,切屑是否顺畅排出。中期加工时:机械原因,进给速度是否均匀。刀尖损伤大,参照刀具寿命项。 2、贯通寸前：进给速度，在出刀时，抵抗力进给速度突然加快，此时放慢进给速度。撤出时，被削材料形状，斜出刀时是否造成弯孔。孔径小引起摩擦扭曲增大，放慢速成。 3、刀具寿命：切削条件不合适，切削速度是否过快，进给速度是否过快，过慢。机械原因：主轴的振摆是否过大，检查主轴与导套的同心度，导套与钻具的间隙是否过大，适当设定防振套筒。 4、刀具寿命短，刀具原因，选定合适的刀尖角度，导向面。钻具是否过长，再次研磨是否合适。切削油，选定合适的切削油。(耐高压添加剂，粘度等)。充分过滤切削油。油温太高时，使用油冷却器，增加容器容量。被削材，材质是否均匀。 5、加工表面光洁度不良：切削条件不合适，放慢进给速度。机械原因：检查主轴的振摆，进给速度是否均匀,导套的精度,被削材料是否夹紧。钻具原因:钻具是未挟紧。 6、切削油原因：选定合适的切削油，充分过滤切削油。正圆度圆筒度扩大范围：切削条件不合适，选定适当的进给速度。机械原因，提高导套精度，导套与主轴的同心度。刀具原因：选定合适的刀尖形状、角度。
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。
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
维修电工（一级）试题单 准考证号： 试题代码：3.1.3 试题名称：按钮远程控制深孔钻削的运行 规定用时：120分钟 1.操作条件 （1）带有西门子现场总线及以太网控制器的实训台 （2）配RJ45网线，PROFIBUS通讯电缆，控制电路配线 （3）90W三相异步电机一台 （4）装有西门子（STEP7）的电脑一台 （5）若干根导线 （6）配万用表 2.操作内容 (1) DP现场总线通讯控制编程 完成一台CPU314和ET200M，以及VIPA现场总线输入输出模块的DP连接，（完成VIPA和MM440设备的GSD文件的安装），完成现场总线模块的输入输出功能实现----ET200M和VIPA SM153现场总线控制模块作为输入输出接口，通过CPU314编程实现控制。 （2）用PLC来控制深孔钻削的运行 当深孔钻头在原点SQ1时，按下启动按钮，钻头以V1的速度正向快进。（启动斜率为1秒，制动斜率为1秒）。当深孔钻头快进到A点(SQ2)时,钻头以V2的速度正向工进钻削，同时钻头旋转，作3秒钟的钻削。当3秒钟的钻削时间到后，钻头以V3的速度反向快退，直到SQ2为止，以便出屑。随后深孔钻头再次正向工进，比上一次增加3秒钟的钻削时间，然后仍快速退回A点。如此反复，知道在B点碰到SQ3，则表示钻削结束。这时，钻头以速度
V3快速退回到A点，钻头停转，停留10秒。 然后钻头旋转，重复上述加工过程。 当按过停止按钮后，等到当前零件加工结束，以速度V3快速退回到原点，在经过A点时，钻头停转。 当按下急停按钮时，钻头停转，停留原处。 输入输出分配表： 速度组合： 以上程序通过图控界面监控，验证其正确。 3.操作要求 1）根据要求进行硬件组态和通信组态。 ●设置从站地址分别为： ET200M:1 VIPA1:5 VIPA2:6 MICROMASTER:3
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
深孔钻加工的要点及工艺措施 随着技术不断发展，深孔钻是内排屑深孔钻的一种典型结构，它是在单刃内排屑深孔钻的基础上改进而成，其切削刃呈双面错齿状，切屑从双面切下，并经双面排屑孔进入钻杆排出孔外。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。 1、深孔钻加工无法直接观察刀具切削情况，因此加工时只能通过听声音、看切屑、观察机床负荷及切削液压力等方法来判断排屑及刀具磨损状况。 2、深孔钻加工散热困难，必须采用有效、可靠的切削热冷却方式。 3、深孔钻加工排屑困难，如发生切屑阻塞极易损坏刀具，因此必须合理选择切削用量，保证断屑可靠、排屑通畅。 4、深孔钻加工时孔易发生偏斜，因此在刀具及进液器结构设计时应考虑导向装置与措施。 5、深孔钻加工时钻杆长、刚性差、易振动，将直接影响加工精度及生产效率，因此合理选择切削用量十分重要。 深孔钻加工中可视具体加工要求采取以下工艺措施： (1)钻孔前先预钻一个与钻头直径相同的浅孔，引钻时可起到导向定心作用。加工直线度要求较高的小孔时这一步骤尤其必要。 (2)安装、调试机床时，尽可能保证工件孔中心轴线与钻杆中心轴线重合。 (3)根据工件材质合理选用切削用量，以控制切屑卷曲程度，获得有利于排屑的C形切屑。加工高强度材质工件时，应适当降低切削速度V。进给量的大小对切屑的形成影响很大，在保证断屑的前提下，可采用较小进给量。 (4)为保证排屑、冷却效果，切削液应保持适当的压力和流量。加工小直径深孔时可采用高压力、小流量;加工大直径深孔时可采用低压力、大流量。 (5)开始钻削时，应首先打开切削液泵，然后起动车床，走刀切削;钻孔结束或发生故障时，应首先停止走刀，然后停车，最后关闭切削液泵。
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。
钛合金深孔钻削技术的研究 发表时间：2012-12-12T10:36:15.593Z 来源：《科教新时代》2012年10月供稿作者：戴翠丽 [导读] 针对钛合金材料的难加工特性，本文从钛合金深孔钻削加工中的钻削系统、刀具几何角度以及切削用量等的合理选择方面进行研究云南国防工业职业技术学院机电工程学院戴翠丽 【摘要】针对钛合金材料的难加工特性，本文从钛合金深孔钻削加工中的钻削系统、刀具几何角度以及切削用量等的合理选择方面进行研究，确定出适合加工钛合金材料的深孔钻用刀片材料和几何参数，改善了钛合金深孔钻削加工性，有效地解决了钻头磨损严重、刀具耐用度不高和效率低下等问题。 【关键词】钛合金；深孔钻削；加工性；刀具耐用度 【中图分类号】G551.25 【文章标识码】A 【文章编号】1326-3587（2012）10-0135-02 钛合金以其比强度高、热强度高、抗蚀性好和高低温性能好等优良特性而在宇航、原子能、电力、化工和石油等行业取得了不可替代的位置。但钛合金属于难加工材料，其加工难度表现在弹性变形大，接近后刀面处材料的回弹量大，后刀面与材料表面摩擦严重；切削温度高；易形成表面变质硬化层，导致加工表面的硬度和脆性提高；粘刀现象严重，易造成刀具粘结磨损；钻削时易生成长而薄的卷曲切屑，使排屑困难等。 深孔钻削属于一种比较特殊的金属切削加工方法, 在机械加工中占有很重要的地位。由于长径比较大, 深孔钻削存在切削热不易散出、切屑不易排出和钻削系统刚性差等缺点 , 刀具耐用度与加工效率极低。因此，对其进行有效的切削是机械加工的难点。为了提高钛合金材料深孔加工质量和生产率，针对其特点本文从刀具材料、刀具几何参数和切削用量等方面进行了试验研究。 一、深孔钻削刀具结构及几何参数 深孔钻削刀具的结构如图1 所示。其设计时主要根据被切削材料选取合理的刀片材料和几何参数。由于深孔钻属于多刃刀具，主切削刃通常刃磨略低于钻心，切削刃上各点的基面是变化的，若按上述标注角度参考严格标注就比较繁琐。由于主切削刃低于钻心不多 （<0.5mm），通常忽略不计，按照我国刀具角度标注习惯，采用正交平面参考系进行标注几何参数。如图2 所示。 二、钛合金材料的性能分析 2.1 钛合金的种类及其组织结构。 钛是同素异构体，熔点为1720℃，在低于882℃时呈密排六方晶格结构，称为α-Ti；在882℃以上呈体心立方品格结构，称为β-Ti。利用钛的上述两种结构的不同特点，添加适当的合金元素，使其相变温度及相分含量逐渐改变而得到不同组织的钛合金。室温下，钛合金有三种基体组织，钛合金也就分为以下三类：α合金,(α+β)合金和β合金。我国分别以TA、TC、TB表示。 (1)α钛合金 它是α相固溶体组成的单相合金，不论是在一般温度下还是在较高的实际应用温度下，均是α相，组织稳定，耐磨性高于纯钛，抗氧化能力强。在500℃～600℃的温度下，仍保持其强度和抗蠕变性能，但不能进行热处理强化，室温强度不高。 (2)β钛合金 它是β相固溶体组成的单相合金，未热处理即具有较高的强度，淬火、时效后合金得到进一步强化，室温强度可达1372～1666 MPa；但热稳定性较差，不宜在高温下使用。 (3)α+β钛合金 它是双相合金，具有良好的综合性能，组织稳定性好，有良好的韧性、塑性和高温变形性能，能较好地进行热压力加工，能进行淬火、时效使合金强化。热处理后的强度约比退火状态提高50％～100％；高温强度高，可在400℃～500℃的温度下长期工作，其热稳定性次于α钛合金。 三种钛合金中最常用的是α钛合金和α+β钛合金；α钛合金的切削加工性最好，α+β钛合金次之，β钛合金最差。 2.2 钛合金的性能特点。 （1）钛合金的比强度高。 钛合金的密度仅为钢的06%左右，但强度却高于钢，所以它的比强度是现代工程材料中最高的，超过了铝、镁合金和合金钢。（2）钛合金的热强性好，低温强度高。 铁合金在高温(50℃左右)下仍能保持其力学性能;往钛合金中加人合金强化元素后，能大大提高合金热的稳定性和高温强度，如在30℃一350℃下，其强度为铝合金强度的3一4倍。 （3）钛合金的化学活性大，耐腐蚀性好. 钛合金材料能与大气中的氮、氢、一氧化碳、二氧化碳等产生反应，生成硬化层或脆性层，使得脆性加大，塑性降低;另外钛合金能与空气中的氧产生强烈反应，生成致密坚固的氧化膜，其耐腐蚀性能比不锈钢还高。 （4）钛合金的导热性能差、弹性模量。。 钛合金的导热系数仅为钢的1/4、铝的1/l4;弹性模量约为钢的1/2，刚性差、变形大。 三、钛合金深孔钻削加工性差的原因 钛合金虽然具有卓有的使用性能，但其物理、力学性能也给切削加工带来了很大的困难。钛合金的切削特点主要有： （1）变形系数小。切削钛合金时，形成挤裂切屑，其变形过程比P类材料的复杂的多。一半金属切削过程中，变形系数为1.5~4，而切削钛合金时，变形系数约为0.8~1.05。 因此，切削钛合金时，切屑与前刀面的接触长度很小，切屑呈挤裂节状，挤裂切屑背面出现深而宽的裂纹；钛合金切屑与前刀面接触温度很高，使前刀面对切屑底层的挤压与摩擦减小；切削区的高温引起α-Ti和β-Ti的变化、转化，使切屑组织发生变化；高温下，钛合金吸收大气中的氢、氧、氮等元素，因此氢、氧、氮等气体饱和了的并且大多是初生α相组织的切屑失去塑性，不出现一般的收缩。后两种过程是增加切屑向挤裂发展的因素。 （2）刀-屑摩擦剧烈。切削时，切屑因变形系数小，眼前刀面的流出速度大于切削速度，与其他大多数金属材料的切削相比，钛合金
深孔钻加工难题的解决方案 【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