深孔加工技术综述.pdf

《工具技术》深 孔加工技术 综述机械 部成都工具研 究所? ?!!∀?#樊铁镇【编者按】作者根据多年从事深孔加工开发研究工作的成果,并结合生产实际提出了加工中的问题和解决措施,对深孔加工具有一定的实用性∃关键词深孔加工深 孔钻%?‘∀≅>?3+== ∋−4,2琳讲(,) .−4/(Α&−4/ ΒΧ∋Β&&14/∗&Α)&4,∋,∋6) & &/(ΒΧ∋6−/4,2 & Δ1.−0/(Ε) (Β− 4&1 (/: ∗&Α2)∋Β/ Φ&(&/Α,∋6(,&∋Γ &)∋Β)Γ4,& Φ &Α &∋−&∋助6&Β,∋1(&&,2,/∋Β& &1 4/∗&Α)Γ4Χ∋Χ∋62−.ΒΗ∃ΙΧϑ−4汉4) Φ&)一,∋6·Κ& ΔΛ &(∗&∋Γ &)∋/)Γ ∋ ∗& Φ & ∋ 自 &∋−&∋6)6&/=∋1(&Μ∗2∗/∋&&(−∗∋1()&−,Γ )∗Χ−Η0 /(1( &&Χ2宜/∋Β& &14/∗&Α)&4玄∋一、加工 方 式的选择速 的卧式搅床、车床上进行改装,这时采用39系统深孔钻就能发挥作用深孔加 工可分为外排屑 加工和内排屑加工两大类外排屑枪钻因受结构限制不能满足高效、精密加工的要求,另 一方面,被切下切屑又与加工好的表面直接接触,破坏了表面质量,因此,一般都是采用内排屑深孔钻进行加工。

内排屑深孔钻又分为Ν 7 Ι、喷吸钻、39系统深孔钻三类实践证明Ο喷吸钻断屑要求严格,尺寸范 围较窄,常用 于中 Π∃魂Θ中? ∀Α Α孔的加工,加工过 程中外管无切 削液举托,在受进给 力的作用后钻杆变形 易擦伤已加工好的表面,破坏了表面质量,也难实现精密深孔加工的要求为此、精密深孔加工要靠Ν 7Ι、39系统深孔钻来进行Ν7 Ι深孔加工系统国内已有设备生产,但主轴转速较低,进给量范围太窄,在现有设备上实现精密加工是 困难的Ρ这种系统较适宜中等尺寸精密深孔的加工,如汽轮机大螺栓和蒸发器管板等的深孔加工当被加工材料的力学性能和化学成份中含有多种元素时,为避免切削过程中积屑瘤的产生,不得不提高切削速度当被加工孔径尺寸小、要求高转速时,就需在高转二、硬质合金刀具材料与被加工材料收稿日期ΟΣΣΤ年Υ月深孔钻的材料几乎都是硬质合金,而硬质合金品种、牌号较多,无适合各种被加工材料用的万能牌号刀片,因此必须根据被加工材料的力学性能及化学成份选择适宜的牌号,不能全用ςΣΠ牌号,这点对精密深孔加工尤为重要内排屑深孔钻的结构已基本定型,即采用多刃错齿,并有二个导向块的形式切削刀片要求承受载荷时不崩裂,耐磨损,寿命长,焊接性能好,容易刃磨。

而外刃的刃带处与导向块材料不仅起承受载荷的作用,还起保证尺寸精度、导向、定位和挤压表面的作用,因此,精密深孔加工刀具材料的选择,关键是导向块和外刃材料的选择问题导向块与外刃材料的选择不同于一般刀具材料的选择,它不仅在承受切削力作用时不崩裂,耐磨损,寿命长,易焊接,易刃磨,而且 还要求与被加工材料不亲和,不粘接,在切削热作用下不与切削液中某化学元素起反应为满足上述要求,常用模拟试验方法先确定寿命长的刀片材料,再从这些寿命长的刀片中选取挤压效果理想的刀片牌号,挤压效果主 要表现在不与被加工材料粘接、无麻点和撕裂现象,可保持导’向块的外表面光滑常按表∗选取,同时还要表三、深孔钻头 结 构的改进序序序被 加工材料料硬质合金金号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号类类类别别于七表型号号类别别牌号号结构钢钢Τ∀、Τ!Μ −、∀! ! !Η 7类类ςΣ Π、Ω 7+Υ∀ ∀ ∀合合合金钢钢Τ!Μ(Ξ=5/ / / / /Ω7 ∀ ∀ ∀Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ ∀Μ (5/ / / / / / /Υ Υ Υ Υ Υ高沮耐热热Π5∋5/Ξ:Ξ, , ,Η5类类Η、ΖΨ Ψ Ψ合合合金钢钢Υ !Μ(】=5/ΤΖ Ζ Ζ Ζ Ζ Ζ ΖΥ Υ Υ Υ Υ Υ Υ! Μ(∗5/ Ζ7=Ν Ν Ν Ν Ν Ν Ν[ [ [ [ [ [ [Μ ( Υ Ξ=5/叨叩叩叩叩Υ Υ Υ Υ Υ Υ Υ ∀Μ−[5/Ζ Ζ Ζ Ζ Ζ Ζ ΖΨ Ψ Ψ Ψ Ψ氮化钢钢Ψ习Μ(5/Ι = = =Ω 7类类ς?ς ς ςΤ Τ Τ Τ Τ不 锈钢钢=Μ (∗ΠΞ ,67 , , ,Ω5类类、件ΖΨ Ψ ΨΩ Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω %类类Π Ψ、Ω %+ + +∀ ∀ ∀ ∀ ∀铁与 合金金金Ω%类类Ω%+ + +Π Π Π Π Π Π Π Π Π Π Π Ψ Ψ Ψ? ? ? ? ?铸铁铁铁Ω%类类Ω%? ? ?Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω 7类类Ω%+ + +Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω Ω∗,∀Υ ∀ ∀ ∀深孔钻头结构的改进包括断屑台尺寸、几何参数优化和导向块尺寸、分布、刃磨技术等的改进。

断屑是深孔加工很重要的因素,不断的切屑难以从钻杆内排出,这样就无法继续钻削为达到理想的断屑效果,常在钻头结构上 磨出断屑台,断屑台尺寸取决于被加工材料的力学性能、化学成份、切削用量、切削液流量与压力等的优化匹配对于难加工材料的断屑需进行模拟试验,采用正交组合试验及极差分析计算进行数据处理,不仅要求能很好断屑,还要求能保证刃口的强度,然后再选 出几组较好的参数进行验证,最终确定最佳断屑参数断屑参数包括断屑台深度、宽度、连接圆弧半径、断屑台与刃口的倾斜角常按表Ψ进行选取表Ψ进行钻孔试验,确定每种材料的收缩与扩张量,这个值受被加工材料、孔径大小和切削液成份等的影响这个量确 定后就可确定钻头 的外径制造公差,以确保在 ( (ςΘ( (2之内收、扩量的数值见表Υ表Υ真真 鱼鱼进给−了了断属台高度度断属台宽度度连接圆弧弧倾斜角角气气ΑΑ# # #?Α刀 ∴(# # #几士!∃! ∀ ∀ ∀−一]/·∗ ∗ ∗(士!∃岁?度# # #? ? ? ? ? ? ? 们刀 # # #?Α刀 # # # # # # #? ? ?Θ Υ Υ Υ!∃! Θ!∃!∃ΨΘ !∃Τ Τ Τ ,ΥΘ ∃Τ Τ Τ!∃Π Π ΠΥ!ΘΤ∃ ∃ ∃ΥΘΥ! ! !!∃!∀Θ !∃=9 9 9!∃Ψ Θ!∃Τ Τ Τ ∃ΤΘ ∃∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀Υ Υ Υ! Θ Ψ! ! !!∃∀Θ!∃Ψ Ψ Ψ!∃ΨΘ !∃Τ Τ Τ ∃ΤΘ ∃? ? ? ? ? ? ?Ψ Ψ Ψ!ΘΤ! ! ! ! !!∃ΨΘ!∃∀ ∀ ∀ ∃ΤΘ ∃Π Π Π Π Π Π ΠΤ Τ Τ!Θ∀! ! !· !∃ΥΘ !∃Ψ Ψ Ψ!Ψ Θ!∃∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀ ∀∀ ∀ ∀!Θ? ∀ ∀ ∀ ∀ ∀!∃ΤΘ!∃∀ ∀ ∀ ∃∀ΘΥ Υ Υ Υ Υ Υ Υ序序序被加工材料料扩缩量?Α Α# # #号号号号号号号号号号号号号号号号号型型型号号热处理状态态态Τ∀ ∀ ∀正常状态态一!∃! ∀ ∀ ∀Υ Υ Υ Υ Υ∀! ! !正常状态态一!。

Υ! ! !Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ∀ ! ! !调 质⊥ ? Μ Μ Μ]!∃! ! ∀ ∀ ∀Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ ∀ΘΨς ς ς ς ςΤ Τ Τ Τ ΤΨ!!州+=5∋人人正常状态态一!∀ ∀ ∀∀ ∀ ∀ ∀ ∀Τ叱心,5/Ι Ι Ι正常状态态一!∃! ς ς ς? ? ? ? ?Ψ/Ξ∃ΥΘ叫叫∃ 调质⊥? ΓΨΥ Υ Υ一!∃! Π Π Πς ς ς ς ςΨ删, Υ耐叫叫调质⊥ ? ΜΨ 一!∃!! ∀ ∀ ∀Π Π Π Π Π铸铁铁⊥Ν《Υ! ! ! !一!! ! ∀Θ十!,! !∀ ∀ ∀⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ ⊥ Ν_Υ ! ! ! !十!∃! !ΥΘ十!∃!Υ! ! !Σ Σ Σ Σ Σ铜合金金金一!∃! !ΥΘ Θ Θ与与与与与]!∃!!Υ Υ Υ铝铝铝合金金金金为了降低被加工材料表面粗糙度值,用挤压变形方法熨平凸凹不平处,使之呈现均匀的表面,钻头上需相应 地减小导向块外圆及外刃刃带处的表面粗糙度值挤压加工时要求挤压元件的表面粗糙度值低于被加工表面粗糙度值三个数量级?也就是光洁度高三级#,为此,导向块表面粗糙度值彻成!∃ΤΘ!∃Υ协Α这要求将外圆的刃磨分为粗磨、精磨和研磨工序。

研磨时应注意倒锥量的存在及大小同时导向块在轴向的倒锥量要适当减小,使得点?线#挤压变成面挤压,以提高熨平能力和减小表面粗糙度值,倒锥量一般为!∃!! ∀Θ!∃! 八/ΑΑ,否则挤压扭矩将增大为减小扭矩值,导向块的分布位置 很《工具技术》重要,一般有二个导向块,其中副导向块?决定尺寸精度#在外刃对称的】Π !“另 一侧Ρ主 导向块?承受载荷#在外刃下方与外刃成 Υ ς! !,这样钻削较稳定当设计、制造产生误差时,背向力不能平衡,上 述设计分布就存在 问题为达到精密深孔加工的目的,导向块的分布常取在ς! !士∀和ΥΠ! !士∀ /范围内更为理想如制造上有可能,可 使外刃 刃带外径与导 向块外圆不 同心,这个值取决于被加工材料弹性模量的大小导向块应比标准型 深孔 钻 长∀Θ∗/ΑΑ,以保证切削过 程中导 向可靠,对提高孔的直线性有利切削 用量的选择要求与断屑台尺寸配合,以达到理想的断屑 目的切削速度的选择一 定要避开积屑瘤产生的速度区域,才能保证表面质量及尺寸精度这就要求采用高速 和小进给量加工,在这徉的条件下 断屑 困难∃但在切削液高流速冲击下达到 了断 屑的要求这不同于一般车削的断屑概 念。

常见的切 削用量见表Τ表Τ序序序被加工材料料切削用量量号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号号牌牌牌号号热处理状态态− ’?Α∴Α,∋# # #0??ΑΑ∴Α亩∋# # #∗ ∗ ∗ ∗ ∗Τ∀ ∀ ∀正常常? !Θ ! ! ! ! Ψ!Θ ∀ ! ! !Υ Υ Υ Υ Υ∀!Ι Ι Ι正常常Π !Θ ! ! ! ! ! !Θ ! ! !Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ∀ !Ι Ι Ι调质⊥? Μ Μ Μ∀!Θ? ! ! !Π !ΘΣ ∀ ∀ ∀Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ∀ΘΨς ς ς ς ς ς ςΤ Τ Τ Τ ΤΨ!亡(Ξ=+=5∋Ι Ι Ι正常常? !ΘΠ ! ! !ς!ΘΠ! ! !∀ ∀ ∀ ∀ ∀Ψ!Μ(Ξ,[5/ΖΙ Ι Ι调质⊥ ?Μ Μ ΜΨ !ΘΤ! ! !Τ!Θ∀! ! !Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ Ψ ΨΥΘΨς ς ς ς ς ς ς? ? ? ? ?Υ! Μ(5/ΖΞ=7=Ν Ν Ν正常常Τ!Θ∀ ! ! !Τ!Θ∀! ! !ς ς ς ς ς∀ ∀+=5/5∋ ∋ ∋退火⊥?ΓΨ! ! !Π !Θ! ! ! !Σ !Θ ! ! !Π Π Π Π ΠΨ∀Μ(5/ / /退火火? !Θ?∀ ∀ ∀? !Θς! ! !Σ Σ Σ Σ Σ Π5∋5/Ξ= Ξ: : :正常常?!Θς∀ ∀ ∀Σ !Θ ! ! ! !∗ ∗ ∗! ! !>Μ( ΠΞ,6 6 6 6 6?!Θς! ! !Σ !Θ ! ! ! !∗ ∗ ∗∗ ∗ ∗=Μ(∗ΠΞ ,6书书书书书∗ ∗ ∗Υ Υ ΥΙ, , ,ς∀ΘΠ ! ! ! !!Θ Τ! ! !Ψ Ψ ΨΥ贸( =5/、Ζ Ζ Ζ Ζ Ζ Ζ∀ !Θς! ! !∀!ΘΠ! ! !∗ ∗ ∗Τ Τ ΤΥ仪#(=5/ϑΖ 7=Ν Ν Ν Ν ΝΤ∀Θ∀ ! ! !Ψ!Θ∀! ! !∗ ∗ ∗∀ ∀ ∀[Μ (∗[Ξ=5/脚叩叩叩初Θ∀! ! !Τ !Θ∀ ! ! !∗ ∗ ∗? ? ?Υ∀Μ ([5/Ζ Ζ Ζ Ζ ΖΤ∀Θ∀∀ ∀ ∀Τ!Θ∀ ! ! ! 困困困硬铝铝铝! !Θ∀ ! ! !Π!ΘΥ Υ∀ ∀ ∀四、冷却 系统及切削液深孔加工条件恶劣,冷却润 滑 问题比较特殊。

深孔 加工时必须使用切削液,它除能起冷却、排屑、润滑和举托作用外,对3 9系统还产生喷吸效应,为此需要有冷却系统深孔钻削过程中产生大量切削热,不及时将其带走,会产生热变形,影响加工精度如中Υ !ΑΑ内排屑深孔钻每小时产生Τ !! !千卡热量,再如中Υ !Θ州/ ΑΑ内排屑深孔钻每小时产 生! !!千卡热量这个切削热的存在。