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深孔切削工艺

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工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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深孔切削工艺装备纳杓萍案慕装备纳杓萍案慕?/td>?/td>

我公司在创业之初加工图示20-Φ8.5（4-Φ6.7）深580通孔时，遇到了难题。一是当

时没有专用机床，二是模具材料选用2Cr13，属马氏体类不锈钢,机械加工性能较差，不易

断屑、排屑，易导致钻头磨损快，甚至折断。于是，我们就在卧镗上加工。加工一个孔需

多次刃磨钻头，加工一节模具需3-5天，这样的工效显然是太低了,难以保证按期交工。经

调研，决定利用现有设备进行改造，保证设计要求，以适应市场竞争。

机床选择与改造

1、机床选择

现用镗床来加工深孔是不合适的。因镗床属于精密设备，它的进给量较小，加工深580

的孔需经常退刀排屑、冷却，劳动强度也大；另外镗床无循环水冷却润滑装置。根据保证

深孔同轴度、加工范围大、退刀速度快、装夹方便和冷却润滑等使用要求，并结合低成本

的经济要求，决定选用CA616车床。

2、机床改造

将车床的三爪卡盘及花盘改换钻夹头，即可方便地装卸钻头；将车床的小刀架去掉，

换成专用夹具（该夹具垫铁高度可调，并可自动对中心），利用中拖板径向对刀，大拖板工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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纵向进刀，即可满足使用要求。

夹具的设计

夹具必须具有准确定位、快速的加紧及操作方便、安全等功能。结合我厂零件大且重，

孔深且同轴度要求高等特点，专用夹具必须满足以下要求：

1、定位准确。采用靠板作精基准定位，易于找正对刀。

2、装夹快捷。用压紧螺钉（7）及压紧活头（8）夹紧，方便快捷。

3、调整方便。设计斜面活动垫铁（2）和调节螺钉（5）以求高度可调（并可利用斜面

自动对中心），利用大中拖板进行对刀进刀，简单方便。

4、一夹多用，加工范围大。适合挤出模具单件小批量，工件大小不一，尺寸变化大的

生产特点。

5、成本低。该夹具所用材料，就地取材，或用标准件，结构简单紧凑，经济实用。

刃具的改进

钻削孔的深度是钻头直径（长径比）5-10倍即称深孔钻削。而我们的长径比已达20-30，

属于典型的深孔钻削。如此大的深孔钻削，必须解决三个问题：

1、排屑。

我们选用模具材料属马氏体类不锈钢,在深孔钻削过程中，塑性变形大，韧性高，切削工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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阻力大，不易断屑、排屑，切削热产生高温不易散出，易形成切屑瘤，导致钻头（粘结）

磨损快，甚至折断。解决这个问题必须从钻头的刃磨和切削用量上寻求突破。根据多年的

实践经验和多次实验，在群钻的基础上改制一种钻头，如图示。其特点是：

a.加大外刃及内刃的锋角并磨有月牙槽，将锋角加大至125o-135o。在同样进给量的

情况下其切削厚度要比一般锋角为118o的要厚，因而切屑变形小，切削轻快，切削厚度增

大，有利于断屑和排屑。

b.外刃倒有0.1-0.15的负倒棱，月牙槽要磨得浅一些，以保护刀刃

c.在近切削部分的棱边L段长度磨出负后角，留下未磨部分的宽度0.2-0.4以减少与

孔壁摩擦，使钻头部分不易烧坏。

d.钻头外缘部分磨出小圆弧R0.2-0.3，或用油石研出，以增加转角外强度，但圆角处

不易太大，否则会引起冷硬现象，烧坏钻头外缘部分。

e.孔深时，切削量要减小。一般选择0.8-1.0mm/r。

2、冷却润滑。

选用南京产DX-2冷却润滑皂化液，充分冷却切削热，保护钻头。

3、保证钻头在工件中有精确导向。

钻头的两个主切削刃不可能绝对对称，在钻削时，两边的径向力不能完全抵消，易引工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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起钻头歪斜，孔愈深，歪斜愈大。但钻较浅的孔，钻头的强度足以抵消钻头在切削时产生

的组合变形。所以除了保证钻头主切削刃对称度，还应先用较短的钻头，后用较长的钻头，

以确保深孔切削时有良好的导向。而对于深580的孔，可从两个方向加工，以减少孔的歪

斜和减轻劳动强度。

效益及结论

1、投资成本

改造一台车床，仅需一个夹具，其制造成本2-3千元。而投资一台深孔钻，需30万元。

2、工效

镗床额定工时6小时/孔，其加工费16元X6=96元，车床额定工时6元X1.5=9元。

工时6/1.5=4，节省4分之3。

综上所述，设备改造前后效益比是显而易见的。不仅提高了设备利用率，还可以节约

大量人力和工时，对于中小企业很有实用价值和借鉴意义。工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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塑料彩色型材复合共挤技术与设备

魏本伟

目前的彩色型材技术主要采用双色共挤技术(彩色副混合料和基料)、喷涂技术(在已加

工好的型材一侧添加颜色)、覆膜技术生产成型，但其计量难度大，易发生色差，短期内即

开始褪色。为此，有远见的厂家与美国GE塑料集团合作开发出彩色型材复合共挤技术及设

备，填补了国内空白，为挤出废料的利用提供了一个经济有效的途径，同时降低了塑料异

型材的生产成本。

塑料彩色型材共挤成型技术

所谓异型材彩色复合共挤，即由两台挤出机的两种熔体（彩色PMMA或ASA与白色PVC

材料）各经独立的流道在离开口模前不远处汇合，一种熔体以极薄的厚度与另一种熔体大

面积复合，并一起被挤出模外，再经定型冷却。通常共挤层的厚度在0.2～0.6mm之间。

共挤材料加工主要考虑因素有：基材与共挤层材料的相溶性；基材与共挤层材料的流

变性能；基材与共挤层材料的热膨胀系数；基材与共挤层材料的收缩率。表1为根据相关

文献列出的相关数据对比：

表1：

PVCASA结论

溶度参数δpvc=9.75δASA=9.71溶度参数接近,相溶性

好

流变

性能剪切速率1~10E2流变性能接近，界面厚

度与形状比较规则表观粘度10E3~10E4PaS工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

6热膨胀系数6~8E-5mm/degC9E-5mm/degC热膨胀系数比较接近

收缩率0.1~0.5%0.4~0.7%从粘流态到玻璃态过程

中,因收缩率接近,二者

不易产生内应力,而使

型材翘曲

表二为该企业彩色型材共挤生产线典型工艺参数。

表二工艺参数

——干燥温

度干燥时

间熔体温

度机筒一

区机筒二

区机筒三

区机筒四

区过渡体机头温

度

锥形双

螺杆————178180180180190193

共挤单

螺杆856h185190195__200

按照表二定的工艺参数，所生产的彩色型材经国家化学建筑材料测试中心进行耐侯性

及其它项目测试，所有数据均合格，达到行业标准。表三为测试数据：

表三该公司彩色型材测试数据

检测项目检测方法技术指标（Mpa）检测结果（Mpa）

拉伸屈服强度GB/T1040-92≥3737

断裂伸长率GB/T1040-92〉100%150.80%

低温落锤冲击破裂

个数GB/T8814-98≤11

加热后尺寸变化率

(%)GB/T8814-98±2.5-1.54

加热后外观状态GB/T8814-98无气泡，裂纹，麻

点无气泡，裂纹，麻

点

焊角强度（N）JG/T3018-94平均值≥30003450

彩色型材共挤技术的特点及应用

共挤单螺杆挤出机是用于加工复合挤出制品的专用塑料成型设备，具有安全、可靠、

故障率低等特点。可与各种型式的塑料型材挤出生产线匹配，进行型材复合共挤，还可进工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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行管材标识线的挤出加工。通过更换特殊设计的不同螺杆，可用于软、硬PVC、PE、PMMA、

ABS、ASA等材料的成型挤出。

PMMA与ASA二者都具有着色性好，色彩丰富，表现光泽好，耐候性优良等优点。但相

对而言，ASA比PMMA具有更多的优良性能：加工过程中热稳定性好。焊角强度高（PMMA脆

性大，尤其在装配过程及应力状态下）；色泽自然；耐侯性高，耐热性可达91℃；与PVC

加工过程中，ASA与PVC的相溶性、流变性能、热胀系数更接近。

塑料彩色型材复合共挤设备

该公司目前开发的异型材彩色复合共挤设备主要由一条塑料异型材生产线、一台共挤

单螺杆、一台复合共挤模具及抛光(消光)装置组成。这些新的复合共挤技术，必须要求设

备与之匹配，其中特别是机头、共挤机和冷却定型装置。

牵引机抛光机定型台定型模具机头共挤机及机头挤出机

图一彩色型材共机设备生产线设备示意图

1、塑料异型材生产线

根据塑料异型材截面的大小，采用不同规格的生产线。其中主机可选用锥形双螺杆挤

出机、异向平行双螺杆挤出机或单螺杆挤出机。

2、复合共挤模具

机头是复合共挤模具的核心，机头设计必须使基材与共挤层在定型段具有相同流速，

同时具备一定的压缩比，以保证共挤型材挤出时粘接良好、共挤层厚度均匀。共挤流道口工业设计之模具工艺http://www.ksctong.com原创

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模间隙，最好在0.2～0.4mm之间，图二是共挤机头示意图。

口模间隙共挤流道板共机料入口口模板压缩板

图二共挤机头示意图

对于冷却定型模具，因两种复合材料在玻璃态下硬度不一样，所以要求型腔板硬度适

当提高，同时适当延长定型模长度，提高共挤面的冷却效率。

3、共挤单螺杆。

共挤单螺杆是复合共挤的主要设备。由于型材截面的复杂性和多样性，共挤面可能出

现在上下左右四个方向，所以要求共挤机在各个方向都能灵活调整。进料段必须设有水冷

却装置，水量大小应能控制，过大会造成共挤料熔融不好，过小造成进料困难，扭矩增大，

烧坏电机。

另外，不同的共挤料，应配不同的螺杆：对于PMMA，因从温度升高到熔点之前，无明

显的软化温度范围，所以应配等距突变螺杆；对于ASA,因从玻璃化温度到粘流温度的温度

范围较大，一般选用等距渐变螺杆；对于PE,应选用分离型结构螺杆。

对于共挤机产量的选择：因共挤层较薄，最厚厚度不超过型材断面壁厚的1/4，一般厚

度在0.2-0.6mm之间，故选择产量在10～15kg/h之间的规格就可满足实际生产需要。

4、干燥机

为保证挤出时有一个较好的共挤表面，共挤料必须烘干，烘干时间不能小于6~8小时，

烘干温度为80～85°C。

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常用的模具常用钻深孔加工方法如下[整理]

常用的模具常用钻深孔加工方法如下[整理]

常用的模具常用钻深孔加工方法如下 ①中小型模具的冷却水孔及加热孔，常用普通钻头或加长钻头

在立式钻床、摇臂钻床上加工，加工时应注意及时排屑、冷却，进给量要小，防止孔偏斜。

②中、大型模具的孔一般在摇臂钻床、镗床及深孑L钻床上加

工，较先进的方法是可在加工中心机床上与其他孔一起加工。 ③过长的低精度孔也可采用划线后从两头对钻。 ④垂直度要求较高的孔应采取一定的工艺措施予以导向，如采

用钻模等。钻深孔时还应注意：

a．钻孔时一般钻深到直径的3倍时，需将钻头提出排屑， 以后每进一定深度，钻头均应退出排屑，以免钻头因切屑阻塞而折断。 b.有的深孔深度超过钻头的总长度或更深一些，这时可使用加长杆钻头或连接杆钻头钻孔，这两种钻头可外购或自制。 c.对于一些特殊的深孔，如某些透孔的加工，一般采用专用设备，或在机床上进行，此时，需要特别的加长杆钻头。这种钻头需根

据工件的具体情况，自行研制。 一般深孔加工工艺，不能一次走刀加工全部孔深，必须分多次

进给来解决排屑、冷却等问题且加工精度低。而枪钻可以使这诸多问

题得到解决，所以在模具制造中直径在20mm以下的深孔如冷却水孔

等，可用枪钻加工。微信公众号：hcsteel枪钻如图6-5所示。 枪钻的工作部分，由高速钢或硬质合金与无缝钢管压制成形的

钻杆对焊而成。工作时工件旋转钻头进给，同时高压切削液由钻杆尾

部注入，冷却切削区后沿着钻杆凹槽将切屑冲刷出来。枪钻加工孔的特点是：

①孔的长径比可达100：1或更大； ②生产效率高，只需一道工序就可以获得高质量的孔； ③在较长时间内连续加工，孔的尺寸变化很小(O．02一O．05mm以内)；

④工件材料硬度高达45HRC时仍可进行加工；

⑤孔的质量很好，通常不需再进行加工； ⑥不需要熟练的操作技术；

⑦刀具耐用度比麻花钻高出10～15倍，每磨一次可加工数百至数干件工件；

⑧孔的位置精度与调整时精度相同。

钛合金的深孔钻削加工工艺分析及其改进方法

钛合金的深孔钻削加工工艺分析及其改进方法

２００７年第２１卷第４期　石油仪器　ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ　ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ　・８９・　

・经验交流・　

钛合金的深孔钻削加工工艺分析及其改进方法　

高世博　秦泓江　

（１．西安石油大学陕西西安）（２．中国石油集团测井有限公司陕西西安）　

摘　要：阐述了钛合金深孔钻削加工中钻削系统、刀具结构、刀具材料、刀具几何角度以及切削用量等的合理选择，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　

中图法分类号：ＴＨ１４２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００４．９１３４（２００７）０４．００８９．０３　

０引　言　

石油工业的不断发展，对测井装备提出了耐腐蚀、　耐高压、高强度、小尺寸、轻质量等各种要求，许多高性　

能工程材料（如沉淀硬化不锈钢、钛合金、耐热合金等）　在石油测井仪器中得到越来越广泛的应用。这些材料　

的机械、物理性能在某些方面非常优良，如钛合金比强　度（强度／密度）相对很高，有很好的耐腐蚀和高温高压　

性能，许多发达国家在２Ｏ世纪９Ｏ年代已经将钛合金　材料用于测井仪器的零部件，特别是保护外壳。我国　近几年才将钛合金应用于测井仪器的保护外壳，这主　

要是由于钛合金的切削加工性非常差，特别是深孔钻　削加工性很差，因而限制了钛合金的应用。为了使钛　

合金材料得到更为广泛的应用，对钛合金材料进行深　孔钻削加工性分析研究显得很有必要。　

１深孔钻削存在的主要问题　

深孔钻削是在封闭或半封闭的状况下进行的，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　１　Ｊ。其存在　的主要问题有：　

（１）冷却、润滑与排屑问题。这是深孔加工本身的　

特点决定的。　（２）切屑的处理问题。主要指分屑、卷屑和断屑三　

个相互联系的方面。　

（３）刀具磨损问题。由于深孔钻削时，刀具处于高　温高压等特殊的环境下，致使刀具发生严重磨损，包括　粘结磨损、磨料磨损、扩散磨损、化学磨损等，使刀具的　耐用度严重降低。　（４）合理导向问题。由于深孔的长径比大，钻杆细　

BTA深孔钻结构及加工原理要点

BTA深孔钻结构及加工原理要点

BTA深孔钻的结构特点及加工原理要点

bta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。bta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、BTA深孔钻的结构特点

BTA深孔钻具有以下结构特点：

（1）刀体上分布有外刃刀片、中刃刀片、内刃刀片、导向块和双面排屑孔，并通过刀体上的浅牙多头矩形螺纹与空心钻杆联接。

（2）钻芯部分由内刀刃代替了麻花钻的横刃，从而克服了麻花钻横刃较长、轴向阻力较大的缺点；由于钻芯相对于钻孔轴心线偏移了一段距离，加工时钻芯处刀刃低于中心处刀刃，因此会形成一个导向芯柱，使钻头具有较好的导向性，钻孔时不易偏斜，该导向芯柱增长到一定长度后会自行折断并随切屑一起排出。

（3）主刀刃采用非对称的分段、交错排列形式，可保证分屑可靠，并避免用整体硬质合金刀片磨削卷屑槽、分屑槽时易产生裂纹的情况。

（4）刀片材料可采用几种不同牌号的硬质合金，以适应各部分结构对耐磨性和强度的不同要求，如钻芯部分切削速度低、切削力大，在切屑挤压作用下易发生崩刃，可选用韧性较好的硬质合金刀片；钻头外缘部分则可选用耐磨性较好的硬质合金刀片。

2、BTA深孔钻的加工原理

BTA深孔钻在普通车床上的工作情况：被加工工件由车床大拖板上的v形铁定位并用螺栓压板夹紧。钻孔加工时，钻杆由主轴内的专用夹头夹紧并在主轴带动下旋转，工件则由大拖板带动作进给运动。机床工作台上安装了进液器，并通过o形密封圈与工件左端面密封连接。加压切削液由进液器的进液口注入，经过钻杆外径与孔壁间的缝隙流入切削区，对进行冷却，切屑随同切削液一起由钻杆内孔通过专用夹头的出液口从排液箱排出。切削液可采用浓度5%的乳化液；切削用量可选用：v=60～90m/min，s=0.035～0.23mm/r。由于钻杆细长，容易变形，因此在机床导轨上安装了活动中心支承，可对钻杆的任意位置进行支承。进液器与大拖板通过联接板联接，并随工件一起作进给运动。

加工深孔简单的方法

加工深孔简单的方法

加工深孔简单的方法

加工深孔是指在工件上加工较深的孔，这在机械加工中是一项常见的任务。深孔加工通常用于制造汽车发动机缸体、液压缸筒、火炮枪管等产品。深孔加工的难度在于需要较高的加工精度和表面质量，同时还要保证加工效率和工具的使用寿命。如何简单高效地加工深孔是每一个加工厂需重点考虑的问题。

在进行深孔加工时，我们可以采用以下简单方法来进行加工：

1. 合理选择加工工艺

在深孔加工中，我们可以选择钻孔、镗孔、铰孔等不同的加工工艺，根据工件的材料、尺寸和精度要求来合理选择。在选择加工工艺时，我们可以根据实际情况权衡加工精度、加工效率和工具的使用寿命，选择最合适的加工工艺。

2. 选用合适的刀具

在深孔加工中，刀具的选用对加工效果有很大的影响。我们可以根据工件的材料、加工深度和加工精度要求来选择合适的刀具。一般情况下，我们可以选择带内冷却通道的刀具，以提高刀具的散热效果，延长刀具的使用寿命。

3. 合理选择加工参数

在进行深孔加工时，我们可以根据工件的材料、加工深度和加工精度要求来合理选择加工参数，如切削速度、进给速度、切削深度等。合理选择加工参数可以在保证加工质量的前提下，提高加工效率，降低加工成本。

4. 合理选择切削液

在深孔加工中，切削液的选用也是非常重要的。合适的切削液可以有效降低加工温度，减小摩擦阻力，延长刀具的使用寿命，提高加工质量。因此，我们可以根据工件的材料和加工条件来选择合适的切削液。

5. 关注刀具的磨损情况

在进行深孔加工时，我们需要时刻关注刀具的磨损情况。及时更换磨损严重的刀具，可以保证加工质量，提高加工效率。同时，我们还可以通过定期对刀具进行设备进行检测和维护，延长刀具的使用寿命。

总之，加工深孔并不是一项简单的任务，需要我们综合考虑加工工艺、刀具选用、加工参数、切削液等多方面因素。通过合理选择加工工艺，选用合适的刀具，合理选择加工参数，选用合适的切削液，关注刀具的磨损情况等方法，我们可以简单高效地进行深孔加工。同时，我们还可以不断地进行技术创新和设备更新，以提高深孔加工的精度和效率。