中北大学届毕业设计说明书
I 目 录
1引言 ................................................................ 1
2现代深孔加工技术简析 ................................................ 1
2.1枪钻系统 ...................................................... 1
2.2 BTA系统 ..................................... 错误！未定义书签。
2.3 DF系统 ...................................... 错误！未定义书签。
2.3.1 内排屑DF系统 ........................................... 7
2.3.2 外排屑DF系统 ........................................... 8
3深孔钻系统辅具 ...................................................... 9
3.1输油器 ........................................................ 9
3.1.1 BTA输油器 .............................. 错误！未定义书签。
3.1.2枪钻输油器 .............................. 错误！未定义书签。
3.2排屑器 ....................................... 错误！未定义书签。
3.2.1枪钻排屑器 .............................. 错误！未定义书签。
3.2.2 BTA钻排屑器 ............................ 错误！未定义书签。
3.2.3 DF系统排屑器 ........................... 错误！未定义书签。
3.3工件和钻杆支承装置 ........................... 错误！未定义书签。
4枪钻辅具设计 ....................................................... 10
4.1枪钻排屑器设计 ............................................... 10
4.1.1导向套 .................................. 错误！未定义书签。
4.2枪钻输油器设计 ............................... 错误！未定义书签。
4.2.1弹簧夹头 ................................ 错误！未定义书签。
5结论 ............................................................... 11
参考文献： .......................................................... 12
致谢 ................................................................ 14 中北大学届毕业设计说明书
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1引言
深孔加工技术一般是指加工长径比即孔全长与孔径之比很大，因而为通用工具、机床所不能胜任而必须采用的特殊工艺、工具及设备在机械制造领域中，深孔加工、齿轮加工等都是制造业的重要分支领域，与一般制造工艺技术相辅相成,在机械制造领域中具有举足轻重的地位近代深孔加工技术是因枪、炮管制造的需要而发展起来的直到第二次世界大战时期,深孔加工工具与设备肠以上用于兵器制造外排屑式的枪钻和单刃平头炮钻曾经是有效的深孔刀具年代出现了镶硬质合金枪钻和内排屑钻头，使深孔加工的效率提高倍以上,加工质量相应地大幅度提高，为深孔加工技术在煤炭、石油机具制造中的应用,重型机器、冶金机械、电力设备、液压件制造、航天工业等行业的大量应用开阔了道路到了年代,深孔加工技术已成为几乎所有制造行业不可缺少的关键工艺技术在现代机械产品中,深孔零件常常成为决定产品质量水平和效益的关键件在我国数百家以深孔零件为主要加工对象的大中型企业中，深孔加工技术已是对企业产品质量和效益起决定作用的技术即在一般制造业中,深孔加工也常常成为“卡脖子”技术。
2现代深孔加工技术简析
2.1枪钻系统
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图 2.1枪钻系统
枪钻（gun drill）产生于1930年，是最早用于实际生产的一种单边刃切削外排屑枪钻系统钻头。因其产生于枪管和小口径炮管制造，故名枪钻。最早的枪钻有钻头（切削部分）、钻杆和钻柄（driver）三段焊为一体，钻头切削刃偏离轴线一侧的钻尖区分出内、外两个切削刃。沿钻头和钻杆的全长上有一个前后贯通的V形排屑槽。钻杆由薄壁无封钢管轧出V形槽而成。钻头上与V形排屑槽的对侧有通孔，与钻杆的空腔相连，构成切削液供入通道。枪钻曾演变出不同的一些异形结构和双边刃外排屑钻头。但各种双边刃外排屑钻头并不具有枪钻的自导向功能，从严格意义上讲不应该称为枪钻，但可列入外排屑枪钻系统钻门类。
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图2.2
枪钻由钻头、钻杆和钻柄三个部分构成，见图2.2。
枪钻的外部有一条贯通前后的V形槽，供排出切屑之用；位于V形槽对侧，设有油孔，供通入切削液之用。
图2.3
为保证钻头与钻杆准确对接，并能承受较大的转矩，将二者的接口部加工成互相吻合的60°尖角形，或90°平底形，然后钎焊为一个整体。见图2.3。
枪钻的这种不可拆卸结构，带来了一些本质性的缺陷，如重磨时拆卸，安装不便，钻头报废时钻杆不能重复使用，因而也增大了刀具成本等等。钻头直径越大，钻杆越长，上述弊端就越显得突出。这是枪钻不适用于φ35mm以上深孔加工的一个主要原因。历史上，曾经有不少人多次尝试过采用可拆卸的连接方案（如埋头孔中北大学届毕业设计说明书
第 4 页 共 31 页 销钉结合、埋头孔柄舌结合、螺纹夹紧V形槽结合、凸轮面结合等），但都因缺乏实用价值而以失败告终。
钻柄的作用：1）与机床实现对接、承受夹持力、传递转矩及进给力；2）在密封条件下向钻头传输高压切削液。其外径必须与钻杆严格同轴，并且有足够大的直径以便于固紧。历史上曾出现过多种型式的钻柄设计，图2.4为其中最常见的形式。
图2.4
20世纪初还曾出现过由枪钻派生的几种不同结构的外排屑深孔钻：
（1）空心枪钻
相当于基本型枪钻被掏去一个直径不大的中心孔，因此切削刃达不到中心，在钻孔时会像套料钻那样留下一根很细的芯棒。空心枪钻的优点在于避开了中心部切削速度为零（或接近于零）的切削刃，在一定程度上对降低切削力和刃磨前刀面有利。不利之处是增大了枪钻的制造难度。这种枪钻适用于长径比不大的深孔和精密浅孔，特别是某些带芯油阀零件。如图 图2.5示。
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图2.5
（2）双刃空心枪钻
图2.6
如图2.6示有两个分设于直径对侧但刃宽不相等的切削刃（每侧的切削刃又分为内刃和外刃），中央的通油孔是偏心孔。因此，加工时两侧的切削刃都达不到中心，从而留下一根直径不大的芯棒。由于有双刃参加切削，可以适当加大进给量。另外，其中央芯柱对钻头也能起到一定的定心作用，使钻头的走偏降低。其缺点在于刀杆的制造难度较高，而且排屑槽较窄，不适于加工韧性大的材料。
（3）双油孔单边刃枪钻
图2.7为一种针对粘性材料设计的双油孔单边刃枪钻。位于切削刃上方但位置靠后的第二出油孔，直接将高压切削液冲击正在形成的切屑使之加工折断，同时改善前刀面的润滑条件。这种钻头的主要缺点是前刀面重磨有一定难度，用户较难掌握。
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图2.7
（4）双刃外排屑深孔钻
图2.8
图2.8为一种断面类似于麻花钻的双刃外排屑深孔钻，其结构相当于带直槽的油孔麻花钻。由于其双刃完全对称，所以不具备枪钻的单边刃自导向特征，原则上属于油孔麻花钻的变种，但刀具刚度稍逊于麻花钻。由于不具备自导向作用且刚度较低，虽然进给量稍大于枪钻，但钻头易走偏，加工粗糙度也较大。
枪钻系统工件一般分为回转体工件和非回转体工件，枪钻系统工件的加工方法一般分以下三种：工件旋转刀具进给式；钻头旋转进给工件固定式；工件与刀具相对旋转式。对于各种非轴类、非管类等非回转体工件的枪钻系统加工，以及在各类非回转体工件表面上加工坐标孔等，多采用第一种加工方法。
（1）无负压效应情况下，能量方程为： 中北大学届毕业设计说明书
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式中：ZⅠ，ZⅡ ——Ⅰ，Ⅱ截面处的比位能；
PⅠ，PⅡ ——Ⅰ，Ⅱ截面处的平均压力；
vⅠ, vⅡ ——Ⅰ，Ⅱ截面处的平均流速；
αⅠ, αⅡ——Ⅰ，Ⅱ截面处的动能修正系数；
ρ ——冷却液密度；
hL ——沿程能量损失。
对于我们研究的对象，ZⅠ=ZⅡ, vⅠ=vⅡ=v，因为是紊流，αⅠ=αⅡ=1。于是有：
PⅠ-PⅡ= ρghL (2)
（2）在有负压效应的情况下，能量方程为：
同样ZⅠ,= ZⅡ, , αⅠ,= αⅡ, 在有负压的情况下，vⅠ,≠ vⅡ, , vⅠ,= vⅡ= v,若假设沿路能量损失受负压效应的影响不大，即hL, = hL则根据(3)式得：
将式（2）与式（4）比较可知：
（1）由于负压区的负压作用，使排屑通道压差增大，其压差产生的抽吸力直接作用在排屑通道中的切屑上，实现主动抽屑。
（2）负压区压力越低，则排屑通道压差越大，负压抽屑效果就越好，系统排屑能力也就越高。中:△ v = vⅡ, - vⅡ ,即有负压效应时,负压区流速增量。
2.3.1 内排屑DF系统
内排屑DF系统由工件1、钻头2、输油器3、钻杆4和负压抽屑装置5构成，如图2.16所示。它的工作原理是：大部分(约2／3)切削液从输油器进入，
