深孔加工技術(shù)

1、1 深孔加工技術(shù)深孔加工技術(shù)龐俊忠龐俊忠 中北大學(xué)，太原2u幾個相關(guān)問題幾個相關(guān)問題u 因為時間的關(guān)系，就以下幾個問題做個簡單的介紹：u深孔加工技術(shù)介紹u深孔加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢u中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)的研究情況3一、引言1 1、深孔的定義、深孔的定義 孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類，也包括介于兩者之間的中深孔加工。一般規(guī)定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d5的孔稱為深孔；L/d5的孔稱為淺孔。2 2、深孔加工技術(shù)、深孔加工技術(shù) 深孔加工技術(shù)深孔加工技術(shù)是深孔刀具、輔具和機(jī)床及其相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱。其中，深孔刀具及其排屑技術(shù)是決定整個技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。深孔加工技術(shù)最初是在國防軍工生產(chǎn)部門應(yīng)

2、用，用來加工槍管和炮筒。二戰(zhàn)后，深孔加工技術(shù)的主陣地由槍炮制造逐步向廣泛的經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，成為機(jī)械制造技術(shù)的一個重要分支。從而對深孔加工技術(shù)提出了商品化的要求（可靠性、高工效、高加工質(zhì)量、低成本、易操作）。但深孔加工刀具和技術(shù)的發(fā)展，始終是圍繞著解決順利排屑，提高加工質(zhì)量，提高加工效率，降低加工成本和易操作性等中心課題而進(jìn)行的。4 深孔加工技術(shù)，通常指的就是深孔鉆削技術(shù)，它和車削、銑削等加工方法不同，其刀具本身進(jìn)入工件，并在封閉的條件下進(jìn)行切削，因而受到較多的限制。其特點有： (1)、在工作過程中，無法直接觀察刀具的工作情況，目前只能憑經(jīng)驗通過不斷觀察鐵屑形狀和手摸鉆桿等手段來判斷刀具的工作

3、情況；(2)、不可能制成具有足夠的剛度與足夠牢靠的刀具和夾具，如鉆桿細(xì)而長，鉆出的孔不可避免地會產(chǎn)生某些偏差。如走偏，孔中心線彎曲等。(3)、鉆頭工作條件惡劣；切屑是在不能保證其正常形成的不良條件下產(chǎn)生的：整個切削刃全部參加工作，切屑寬度大，易產(chǎn)生振動；切削刃上各點的切削速度不同等。(4)、斷屑與排屑困難，在孔內(nèi)鉆頭鉆桿要占據(jù)很大一部分空間，排屑空間受到限制，而且切屑難以自動排出。(5)、刀具的散熱冷卻條件不好。u 引言引言53、背景及背景及應(yīng)應(yīng)用用 起源起源：深孔加工技術(shù)產(chǎn)生于對槍炮管的制造過程。二戰(zhàn)結(jié)束前的幾個世紀(jì)中，深孔加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用一直被局限于相對封閉的軍工領(lǐng)域，并以其高難度、高

4、成本和神秘性而聞名于制造業(yè)。應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用領(lǐng)域：20世紀(jì)50年代。世界格局進(jìn)入以和平和建設(shè)為主調(diào)的時代，深孔加工技術(shù)隨之脫穎而出，成為“軍轉(zhuǎn)民”技術(shù)中的一朵奇葩，迅速被擴(kuò)展應(yīng)用于能源采掘、航空航天、發(fā)動機(jī)制造、機(jī)床汽車制造、石化及輕重化工、紡織機(jī)械、飼料機(jī)械、冶金、儀器儀表等廣泛的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)狀現(xiàn)狀：歐、日、美等先進(jìn)工業(yè)國，早在20世紀(jì)50年代就紛紛開展了深孔加工技術(shù)的學(xué)術(shù)和應(yīng)用研究，六七十年代形成專業(yè)化的深孔刀具和深孔機(jī)床裝備制造體系，少數(shù)跨國公司迄今仍壟斷著世界深孔加工裝備市場，如瑞典山特維克（SANDVIK）、德國TBT公司、BOTEK公司等。使深孔加工技術(shù)成為制造技術(shù)門類中成本最為昂貴的

5、技術(shù)之一。u 引言引言6 二、深孔加工系統(tǒng)二、深孔加工系統(tǒng)2.1 2.1 分類分類 深孔加工系統(tǒng)通常以深孔加工中所用的冷卻、排屑裝置來分類的?？煞譃闃屻@系統(tǒng)、槍鉆系統(tǒng)、BTABTA系統(tǒng)、噴吸系統(tǒng)、噴吸鉆系統(tǒng)和鉆系統(tǒng)和DFDF系統(tǒng)系統(tǒng)。下面分別就上述系統(tǒng)作一介紹：2.2 2.2 槍鉆系統(tǒng)及其配置槍鉆系統(tǒng)及其配置槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由機(jī)床、槍鉆、中心架、鉆套、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤滑油路系統(tǒng)組成。其工作原理是：切削液通過尾架上輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部，到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的V型槽中排出。由于切屑由鉆頭和鉆桿外部排出，容易擦傷已加工孔表面，其加工質(zhì)量要

6、低于內(nèi)排屑方式的系統(tǒng)（隨后介紹）。該系統(tǒng)主要用于小直徑（一般20 mm）深孔加工。 7 圖1 槍鉆系統(tǒng)槍鉆是一種比較古老的深孔加工刀具，最初用于加工槍管，故名為槍鉆。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表，也是小直徑（10 mm以下）深孔加工的常用方法。目前，硬質(zhì)合金槍鉆的最小直徑為0.5mm；鉆孔深度與直徑之比超過100，最大可至250；鉆孔精度為IT7一IT9；鉆孔表面粗糙度Ra為3. 2一0.4m。 u 槍鉆加工系統(tǒng)槍鉆加工系統(tǒng)82.2.1 槍鉆槍鉆 作為槍鉆系統(tǒng)的一個重要組成部分-槍鉆(刀具)，在其加工系統(tǒng)中占有極其重要的地位。圖2顯示了槍鉆的外觀以及所加工深孔的類別；圖3顯示了槍鉆刀頭的外觀結(jié)構(gòu)及

7、形式；圖4顯示了槍鉆的結(jié)構(gòu)與組成，槍鉆由頭部1、鉆桿2和傳動部3組成，頭部材料由高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，并與鉆桿焊接在一起，目前主要是硬質(zhì)合金槍鉆。焊接后校直、精磨。 槍鉆是一種加工較小直徑孔的代表性工具，結(jié)構(gòu)比較完善，運用范圍廣泛，已被普遍使用。槍鉆發(fā)明于1930年左右，它是歷史上最早用于生產(chǎn)的具有連續(xù)供油排屑、有自導(dǎo)功能、能鉆出尺寸、形位精度很高深孔，而且生產(chǎn)率較高的深孔鉆頭，以后出現(xiàn)的各種深孔刀具，都在很大程度上繼承了它切削部分的基本特征。與扁鉆、麻花鉆等傳統(tǒng)的孔加工刀具對比，槍鉆同時實現(xiàn)了深孔加工的三項基本要求：u 槍鉆槍鉆9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高壓切削液作用下連續(xù)進(jìn) 行刀

8、具的潤滑冷卻和排屑；(2)由于采用單邊刃結(jié)構(gòu)使軸向切削力和扭矩明顯降低，使鉆頭的穩(wěn)定性增大；(3)由于導(dǎo)條的導(dǎo)向作用和對孔壁的擠壓作用，不會走偏； 其特點有：1).避免了雙刃鉆因有橫刃而在軸心線上的零切削速度，有橫刃的鉆頭，切削時金屬被擠壓而引起軸向力大為增加，使鉆頭強(qiáng)烈振動，鉆頭容易走偏，鉆出的孔偏斜；2).鉆頂和工件形成M形的槽，該槽有定向作用；3).加工過程中形成一根零位芯棒，減小了軸向力。減小了孔中心線的走偏，并給鉆頭以附加的引導(dǎo)；.能連續(xù)排屑，工件一次裝夾鉆通，不用掉頭裝夾，節(jié)約工時。u 槍鉆槍鉆10u 槍鉆槍鉆槍鉆主要不足之處有：u冷卻系統(tǒng)壓力很高，例如鉆長徑比為30，直徑為4mm

9、的深孔，至少要達(dá)到9.5MPa的壓強(qiáng)才能保證順利排屑；u當(dāng)采用鉆頭回轉(zhuǎn)方式加工時，鉆頭的轉(zhuǎn)速和鉆桿的長度均受到嚴(yán)格的制約；由于鉆桿的中心不對稱性，和圓型鉆桿相比，其扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度較低；u鉆通深孔后，必須從原路返回，容易劃傷孔壁并可能損傷鉆頭u由于切屑與已加工孔表面接觸，也容易產(chǎn)生表面劃傷；11圖2 槍鉆外觀及所加工深孔的形式u 槍鉆槍鉆12 圖3 槍鉆刀頭的外觀及形式u 槍鉆槍鉆13 圖4 槍鉆的結(jié)構(gòu)u 槍鉆槍鉆142.2.2 2.2.2 槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床 作為刀具和加工方法的載體-機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展也得到了很大的提高。向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。 深孔機(jī)

10、床從控制方面來講，有兩軸控制的加工回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床，也有三軸控制的加工非回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床及加工中心FMC，以及針對加工特殊工件而設(shè)計的專用深孔機(jī)床。 目前，對于微小孔深孔槍鉆機(jī)床，其轉(zhuǎn)速已達(dá)到25000RPM；柔性制造單元的出現(xiàn)，極大地提高了加工效率，進(jìn)給速度達(dá)4m/min；中等孔徑的機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動化。綠色加工的方向發(fā)展。 u 槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床15鉆削范圍：2mm - 22mm轉(zhuǎn)速：0 12000RPM 進(jìn)給速度：0 - 1000mm/min快進(jìn)速度：10m/min u 槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床 圖5 通用槍鉆數(shù)控

11、機(jī)床（1軸到4軸可選）16u 槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床鉆削范圍：0.6mm - 6mm轉(zhuǎn)速：0 25000RPM 進(jìn)給速度：0 - 1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min 圖6 微型深孔槍鉆數(shù)控機(jī) 床（2軸或4軸可選）17u 槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床圖7 深孔鉆削單元：X、Y、Z、W、B、C-6軸控制鉆削范圍：6mm - 50mm轉(zhuǎn)速：0 4500RPM 進(jìn)給速度：0 - 4000mm/min快進(jìn)速度：12m/min 182.3 BTA2.3 BTA系統(tǒng)及其配置系統(tǒng)及其配置u由于槍鉆的一些缺陷，1943年Beisner發(fā)明了一種內(nèi)排屑深孔鉆，由于該種結(jié)構(gòu)于1945年得到歐洲“鉆孔與套料協(xié)會（Boring

12、and Trepanning Association,縮寫為BTA）”的確認(rèn)和推廣，通稱為BTA鉆。由此產(chǎn)生了BTA鉆削系統(tǒng)，如圖8所示；u經(jīng)BTA推薦的深孔刀具共有三種：用于實體材料鉆深孔的BTA鉆，擴(kuò)鉆和套料鉆。擴(kuò)鉆用于對已鉆孔的進(jìn)一步擴(kuò)大和對毛坯粗孔的加工，特別用于以較小尺寸規(guī)格的深孔機(jī)床鉆較大的孔。套料鉆用于從實體上取出大直徑或貴重金屬料芯，其所需機(jī)床功率也小得多。在三種鉆頭中，以BTA（實體）鉆應(yīng)用最廣，對深孔鉆發(fā)展的影響也最深遠(yuǎn)。 同槍鉆相比，BTA鉆具有以下優(yōu)點： .鉆頭與鉆桿裝卸方便；u BTA系統(tǒng)系統(tǒng)19.排屑難度相應(yīng)減小，使BTA鉆削系統(tǒng)適合于加工大直徑深孔；.由于BTA鉆

13、的相對供油面積比槍鉆的大得多，排屑空間 大，BTA鉆削系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的壓力明顯降低；.在鉆頭直徑，鉆桿全長和鉆桿材質(zhì)相同的條件前提下，BTA鉆桿的扭轉(zhuǎn)剛度約為槍鉆鉆桿的2.4倍，彎曲剛度也遠(yuǎn)高于槍鉆鉆桿，因而BTA鉆可采用大進(jìn)給量，鉆桿的抗振能力也高于槍鉆，這對提高鉆孔工效和加工質(zhì)量均為有利；.鉆桿的質(zhì)心與中軸重合，且扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度與剛度大于槍鉆的V形鉆桿，這一優(yōu)勢使BTA鉆特別適合于“工件固定，鉆頭旋轉(zhuǎn)”的鉆深孔方式；(6).由于切屑從鉆桿內(nèi)部排出，切屑不會劃傷已加工表面，已加工表面質(zhì)量較好；u BTA系統(tǒng)系統(tǒng)20 圖8 BTA系統(tǒng)u BTA系統(tǒng)系統(tǒng)212.3.1 BTA2.3.1 BTA鉆鉆 圖

14、9顯示了焊接式BTA鉆頭和機(jī)夾式BTA鉆頭的形式，包括單刃內(nèi)排屑鉆頭、多刃錯齒內(nèi)排屑鉆；圖10顯示了BTA鉆頭的結(jié)構(gòu)組成，包括鉆頭體、刀片、導(dǎo)條；圖11顯示了其它BTA刀具形式，包括BTA擴(kuò)鉆、推鏜頭、拉鏜頭及套料；擴(kuò)孔、鏜孔是對孔進(jìn)一步加工，擴(kuò)孔是以擴(kuò)大已鉆孔的大小為目的，可以擴(kuò)一次、二次或多次，并不特別注重孔的加工質(zhì)量，而鏜孔則是以提高孔的加工質(zhì)量為目的的；套料加工適合較大孔的加工，從中掏出一個小于已加工孔徑40-60mm芯棒，其結(jié)果是提高了材料的利用率，同時，也減小了機(jī)床的功率負(fù)荷。圖12顯示了其套料的加工原理圖。u BTA鉆鉆22 圖9 BTA鉆頭 (a) 單刃焊接BTA鉆頭 (b)

15、多刃錯齒焊接BTA鉆頭 (c) 單刃機(jī)夾BTA鉆頭 (d) 多刃錯齒機(jī)夾BTA鉆頭u BTA鉆鉆23 圖10 BTA鉆頭結(jié)構(gòu)組成u BTA鉆鉆24 圖11 其它BTA深孔加工刀具 (a) BTA擴(kuò)鉆 (b) BTA拉鏜頭 (c) BTA推鏜頭 (d) BTA套料鉆u BTA鉆鉆25套料鉆套料鉆 套料鉆削也是在實體材料上鉆削，但是套料鉆不是將所有的材料鉆削為切屑，而是在孔的中央留下了一個實體的“核”。由于這種方法所需機(jī)床功率小，所以經(jīng)常用于小功率要求的場合。若加工工件材料十分昂貴，中間剩下的材料也可用作材料檢測分析，或重新處理作它用。 鉆盲孔時，當(dāng)“核”掉下有可能引起崩刃，因此必須將鉆頭取下更換

16、刀片，此時，再次將鉆頭導(dǎo)向入孔將會十分困難。 圖12 套料加工u 套料鉆套料鉆262.3.2 BTA2.3.2 BTA鉆深孔機(jī)床鉆深孔機(jī)床 作為BTA深孔刀具和深孔加工技術(shù)的載體-BTA鉆深孔機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展，同樣向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。 BTA鉆深孔機(jī)床主要以臥式形式較多，由于鉆孔大而長，所以顯得這類機(jī)床身長個大，其運動配置有工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給；工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)；工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)；工件固定，刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給。 目前，這類機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動化。綠色加工的方向發(fā)展。u 內(nèi)排屑

17、深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床27鉆削范圍：18-65mm（18-100mm）轉(zhuǎn)速：0-6000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min u 內(nèi)排屑深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床 圖13 BTA深孔機(jī)床28u 內(nèi)排屑深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床 圖14 BTA深孔機(jī)床加工齒輪箱軸29u 內(nèi)排屑深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床 圖15 帶有液壓加緊虎鉗的BTA深孔機(jī)床30u 內(nèi)排屑深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床 圖16 帶有龍門式上下料的的BTA深孔機(jī)床312.4 噴吸鉆系統(tǒng)及其配置噴吸鉆系統(tǒng)及其配置 噴吸鉆系統(tǒng)是為了克服槍鉆系統(tǒng)造價太高、而BTA鉆容易堵屑的缺陷，瑞典SANDVIK公司于1963年推出了一種利

18、用高速流體負(fù)壓效應(yīng)，從鉆桿后部抽吸切屑的“噴吸鉆”，大大改善了排屑狀況，提高了切削效率。噴吸鉆的特點是：首先，由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，不僅改善了排屑狀況，還使整個液壓系統(tǒng)油壓明顯降低；其次，由于這種系統(tǒng)不需要嚴(yán)格的密封，對機(jī)床結(jié)構(gòu)要求也比較簡單，即便通用車床經(jīng)簡單改造也可用于深孔加工，從而大大降低了設(shè)備投資。圖17為噴吸鉆系統(tǒng)及加工原理圖。 u 噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)32 圖17 噴吸鉆系統(tǒng)u 噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)33u 噴吸鉆：對于噴吸鉆系統(tǒng)，其機(jī)床與BTA鉆機(jī)床一樣，所以，我們主要介紹噴吸鉆。噴吸鉆鉆頭的切削部分和柄部設(shè)計，完全繼承了BTA 鉆，唯一的區(qū)別是在鉆頭柄部內(nèi)腔加焊上一根壁內(nèi)管（故又稱

19、“雙管噴吸鉆”）。內(nèi)管不受切削力，其尾部切出兩排向后30度的月牙形槽如圖17所示。u 噴吸鉆的優(yōu)點是：(1)由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，改善了排屑狀況，使液壓系統(tǒng)壓力明顯降低；(2)噴射鉆也有其自身的局限性，由于雙管的原因，使得排屑空間受到限制。在孔小的情況下，無法替代槍鉆加工，而在孔較大的情況下，由于排屑空間充分，也不必要使用噴吸鉆，即不能取代BTA鉆。其加工孔范圍在18-65mm較為合適。u 噴吸鉆噴吸鉆34 圖18 噴吸鉆 (a) 單刃噴吸鉆 (b) 雙刃錯齒噴吸鉆u 噴吸鉆噴吸鉆35 圖19 噴吸鉆組成u 噴吸鉆噴吸鉆362.5 DF鉆系統(tǒng)及其配置 DF(Double Feeder Syste

20、m)鉆系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代中期由日本冶金股份有限公司推出。它是針對噴吸鉆改進(jìn)的一種深孔系統(tǒng)。DF鉆的主要貢獻(xiàn)在于：它不僅改善了BTA鉆的排屑狀況，同時又?jǐn)U展了內(nèi)排屑鉆頭加工小深孔的范圍。據(jù)報道，國外使用DF鉆加工小直徑深孔的最高記錄為6(無具體長度和其它詳細(xì)數(shù)據(jù))，有具體數(shù)據(jù)的記錄為9mm,長度300mm。國內(nèi)早在1980年左右開始推廣，但用于實際生產(chǎn)的DF鉆孔記錄，孔的直徑均在14毫米以上。 DF鉆系統(tǒng)特別適合6-30mm的深孔。圖20顯示了DF系統(tǒng)的工作原理與組成，與BTA區(qū)別之處在抽屑裝置，抽屑裝置與刀具進(jìn)給合為一體，其組成由鉆桿夾頭、前噴嘴。后噴嘴、密封件、進(jìn)油管、出屑管等組成。從液

21、壓站來的冷卻液一分為二，2/3進(jìn)入輸油器，1/3進(jìn)入抽屑器；后一支冷卻液通過前后噴嘴的錐形間隙而加速，在鉆桿尾端形成圓錐面的射流，從而使得鉆桿末端產(chǎn)生負(fù)壓抽吸作用，獲得加速和順暢排屑的目的。u DF鉆系統(tǒng)鉆系統(tǒng)37 圖20 DF鉆系統(tǒng)u DF鉆系統(tǒng)鉆系統(tǒng)38u DF鉆頭鉆頭uDF鉆頭：DF深孔鉆頭在結(jié)構(gòu)上與BTA鉆頭相似，幾何參數(shù)與BTA鉆頭一樣，如圖21所示，不同之處是DF鉆頭的頭部須與孔壁形成一反壓間隙，其形式有兩種：一是用鉆頭體與鉆頭直徑之差確定反壓間隙；而是在鉆頭體上做一個圓柱形凸起環(huán)頸，與孔壁形成反壓間隙(圖21) 圖21 DF鉆頭39 三、中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀三、中北

22、大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀u中北大學(xué)兵器工藝研究所（即機(jī)械制造工藝研究所），是在我國兵工專家、兵總輕兵器行業(yè)總顧問王峻教授領(lǐng)導(dǎo)下，自力更生創(chuàng)建的國內(nèi)唯一深孔加工技術(shù)研究基地。自1982年成立以來，共培養(yǎng)研究生70余人，研究所擁有完善的深孔加工裝備（可加工深孔長度達(dá)6米的大型深孔加工機(jī)床5臺、床身達(dá)24米的深孔珩磨機(jī)1臺，能進(jìn)行槍鉆加工及DF鉆加工的中小深孔機(jī)床2臺、另外還有數(shù)控鏜銑加工心中心、數(shù)控車床、線切割機(jī)床若干臺）、計算機(jī)輔助設(shè)計、試驗、測試設(shè)施和小批量新型刀具的生產(chǎn)手段。自1985年以來，累計完成部省級重大深孔科研成果6項，完成自擬課題20余項，申請國家發(fā)明專利4項。 40u重要研

23、究成果有：、單出屑口內(nèi)排屑噴吸鉆 （ZL01249999.4）。 目前已研制出4mm25mm新型深孔鉆和鉸刀并用于生產(chǎn)完全成功，它是20世紀(jì)對外排屑深孔刀具（槍鉆）的一次劃時代革命，可以全面取代槍鉆而成為國際通用的新型小深孔加工刀具：刀桿剛度比槍鉆刀桿大1.5倍（因而工效高、加工質(zhì)量好、且可加工超深小孔）；油壓小（比槍鉆低50%）；結(jié)構(gòu)工藝完善，制造成本低；刀具壽命高（比焊片式鉆頭、鉸刀總壽命提高一倍）。、單管噴吸鉆負(fù)壓抽屑器（ZL93115084.1） 。 它是與前項發(fā)明配套使用的新型輔具，已在我們新研制的數(shù)控高速深孔鉆床上正式配置成功，也可以用于改造槍鉆深孔機(jī)床或普通車床。u 研究成果研究

24、成果41(3)、內(nèi)排屑單刃深孔噴吸鉸刀(ZL01249997.8) 噴吸鉸刀結(jié)構(gòu)上采用與噴吸鉆相近似的構(gòu)造，可與單管噴吸鉆機(jī)床配套使用。采用圓管狀刀桿，提高了刀具的剛性，增強(qiáng)了出屑口的出屑能力，有利于連續(xù)型切屑的通過。(4)、內(nèi)排屑單刃深孔鏜頭(ZL01250001.1)(5)、100-130mm炮管光鏜加工新工藝 該項目由兵器工業(yè)總公司軍品部簽定，是一套高效率、高精度、高質(zhì)量的大深孔加工新工藝，極大地提高了我國炮膛加工的技術(shù)水平。(6)、深孔刀具系列產(chǎn)品生產(chǎn)研制 該項目由兵總科技局簽定，新型深孔刀輔具研制屬于創(chuàng)新型。u 研究成果研究成果42(7)、精密深孔高速鏜鉸技術(shù)及機(jī)夾高速鏜頭 它用于2

25、5mm以上的所有大、中直徑深孔的高效精加工?？刹捎酶鞣N新型材料刀片對各種高強(qiáng)度、高硬度、超長、高精度深孔進(jìn)行高速精密加工。對實心材料，可用鉆、鏜兩次高速加工，質(zhì)量高于珩磨，工效比傳統(tǒng)工效高5倍以上；例如，對100mm的27SiMn(調(diào)質(zhì)HRC3842)熱軋無縫管，切深3mm，一次鏜出IT5,Ra0.4的精密孔，每米機(jī)動時間13.5分鐘。(8)、用于槍鉆系統(tǒng)的負(fù)壓抽屑器。用于替代現(xiàn)用的排屑裝置，可使油路壓力降低50%，特別適用于8mm以下的超長深孔加工,已獲成功。(9)、高速、多功能深孔機(jī)床研制 一九九二年以來，我們受廠家委托，已設(shè)計制造出三種高速數(shù)控深孔鉆床共5臺，兼容3mm25mm小深孔的內(nèi)

26、外兩種排屑方式加工。圖22所顯示的雙軸深孔鉆床是為山西柴油機(jī)廠軸類零件加工而設(shè)計的。u 研究成果研究成果43u 研究成果研究成果 圖22 雙軸深孔鉆床鉆削范圍：6mm - 30mm轉(zhuǎn)速：0 5000RPM 進(jìn)給速度：0 - 1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min 44u中北大學(xué)工藝所針對目前幾種深孔鉆的特點，從射流和負(fù)壓機(jī)理研究入手，找到影響負(fù)壓效應(yīng)的主參數(shù)及其作用規(guī)律，研制一種“參數(shù)可調(diào)式”高效抽屑器，對內(nèi)排屑鉆頭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，推出一種可覆蓋大小深孔的內(nèi)排屑單管噴吸鉆系列，研制一套與上述鉆頭和抽屑器配套使用的深孔精加工刀具，即我們把它稱之為SIED深孔加工技術(shù)或稱SIED技術(shù)，是單管內(nèi)排

27、屑噴吸式深孔加工技術(shù)，英文名稱為“Single tube Inner chip-removal Ejector Deep hole machining Technology”。u 研究成果研究成果45u實際上，DF系統(tǒng)也是單管內(nèi)排屑噴吸鉆，但其鉆頭結(jié)構(gòu)完全沿襲了BTA鉆，其抽屑器功能不完善，故發(fā)明者將其定名為Double Feeder System（雙供油系統(tǒng)），以示其與BTA鉆的區(qū)別僅僅在于“Double Feeder”。我們所研究的SIED技術(shù)，不僅要有完善的抽屑系統(tǒng)，而且刀具系統(tǒng)與所有各類深孔刀具均不相同，綜合所有深孔刀具的優(yōu)點，但在實質(zhì)上又有創(chuàng)新，包含了鉆頭、擴(kuò)鉆、套料鉆、鉸刀和鏜頭。

28、 uSIED深孔加工技術(shù)的優(yōu)越性(1)在高效能抽屑器的支持下，使單管內(nèi)排屑深孔鉆的加工范圍覆蓋大小直徑深孔，解決國際上“內(nèi)排屑深孔鉆不能鉆小孔”、“槍鉆不適用于大直徑深孔加工”兩大難題。u 研究成果研究成果46（2）、與槍鉆相比，采用整體式（鉆頭與鉆桿對焊為整體）SIED鉆，鉆桿扭轉(zhuǎn)剛度為槍鉆的2.8倍，焊縫強(qiáng)度提高1倍。因此在保證同一加工精度和表面質(zhì)量的前提下，可采用比槍鉆更大的切削用量，從而獲得更高的生產(chǎn)率；SIED鉆在制造工藝難度上比槍鉆優(yōu)越得多，制造成本低且易于國產(chǎn)化；安裝、刃磨、密封均優(yōu)于槍鉆；鉆桿可回收重新使用；SIED鉆的油壓僅為槍鉆的1/3，因此機(jī)床成本遠(yuǎn)低于槍鉆，且可用其它深

29、孔機(jī)床或車床類機(jī)床改裝，易于迅速普及推廣。(3)、與其他內(nèi)排屑深孔鉆（BTA、雙管噴吸鉆、DF）相比，在大中口徑深孔鉆結(jié)構(gòu)中采用方牙螺紋聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的同等條件下，SIED鉆只需一個出屑口，不需設(shè)置斷屑臺，因而有兩大優(yōu)勢：鉆頭結(jié)構(gòu)簡單，易于國產(chǎn)化制造，成本低；SIED可多次重磨，刀具綜合成本比其它內(nèi)排屑鉆頭低得多，使深孔加工的成本大幅度降低。u 研究成果研究成果47(4)、SIED刀具門類齊全，不僅有用于實體材料加工的SIED鉆頭和套料鉆系列，而且有SIED擴(kuò)鉆、中小深孔精加工用鉸刀和大直徑深孔用機(jī)夾鏜頭。可全方位用于所有深孔粗精加工及對已有鑄件孔、無縫管深孔進(jìn)行深孔加工。12mm以下SIED鉆，采

30、用新型的剛性復(fù)合鉆桿，解決小孔深孔鉆鉆桿細(xì)長、剛性低、易折斷，進(jìn)給量小及鉆具價格高昂、難制造的問題。(5)、所有SIED刀具構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)、工藝高度相似的成組系列，易于實現(xiàn)多品種小批量成組化生產(chǎn)。所有SIED刀具、輔具、機(jī)床已構(gòu)成一個SIED深孔加工裝備編碼系統(tǒng)，從定貨、設(shè)計、備料、生產(chǎn)、驗收、交貨、成本核算,均可實現(xiàn)現(xiàn)代化管理,解決深孔裝備品類繁多、定貨批量小、生產(chǎn)準(zhǔn)備復(fù)雜、交貨期長的老大難問題（如國外小批量交貨期為6個月，而SIED刀具的供貨期可縮短為15天，SIED機(jī)床的交貨期可縮短為3個月）。u 研究成果研究成果48（6）、所有新型刀具材料均可用于SED刀具的制造（除硬質(zhì)合金外，已采用涂

31、層高速鋼、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷刀片、電鍍金剛石刀片），因此能及時保證用戶對各種材料工件加工的特殊需要。在大深孔精鏜頭上采用超硬刀具材料，解決大深孔難加工管件的高速精加工問題，實現(xiàn)以鏜代珩。u 研究成果研究成果49 對外合作對外合作uBTA鉆（20mm65mm）為國際通用的中大直徑新型深孔鉆頭，因國內(nèi)需求甚廣，也是我們的一個重點開發(fā)項目。九二年已完成產(chǎn)品系列的設(shè)計和試制，部鑒定為國際水平。 自一九九零年第一次在新技術(shù)新工藝期刊上公布我們的研制成果后，國內(nèi)企業(yè)來人來函，要求提供新型深孔刀具、機(jī)床、輔具，委托解決深孔關(guān)鍵件加工者，絡(luò)繹不絕，且以年增50%的速率增加。僅九三年一年多來，累計接待參觀咨詢洽

32、談技術(shù)支援項目、簽定刀具、機(jī)床供貨合同、來料加工合同者達(dá)200多次，承接合同供貨總值達(dá)250萬元?，F(xiàn)在，我所已取得了良好的發(fā)展勢頭。 目前，已于西飛國際簽定百萬元的深孔機(jī)床改造合同，用于深孔大腹擴(kuò)孔，如圖23所示，并研制出相應(yīng)的擴(kuò)孔刀具。u 對外合作對外合作50典型 圖23 西飛國際深孔機(jī)床改造(所加工樣件)u 對外合作對外合作51 在承攬深圳市冠標(biāo)電子技術(shù)有限公司的沖擊發(fā)生裝置試制中，加速炮管是制造難度最大的，材料為高強(qiáng)度炮鋼PCrNi3MoVA，熱處理到HRC40，加工孔直徑20mm，粗糙度不低于Ra1.6m，孔長達(dá)4250mm，長徑比達(dá)212倍，我們通過一次鉆孔即達(dá)到了要求，其偏差不到0

33、.5mm，工件如圖24所示。另外，還有難加工材料316L不銹鋼管的精加工，如太鋼不銹無縫鋼管的精密鏜孔，鏜孔長度達(dá)6300mm，孔徑37.8mm，u 對外合作對外合作共 頁 第 頁AAA 向?200.0156 - ? 7 通 均 布?74? 5 9?442 - R 185 01 6 02 7 54 06 0 04 06 0 04 06 0 04 06 0 04 02 7 9 06 5 05 0 04 02 6 01 9 05 54 08 24 0 5 01 6 02 - 1 4 5 105?40?40?40?40?40?40?400 . 86 . 30 . 1 2AA 圖24 深圳冠標(biāo)公司高強(qiáng)度、高硬度、超長孔加工52 四、四、深孔加工技術(shù)發(fā)展趨勢u綜合現(xiàn)有的深孔加工技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，我們可以預(yù)料，深孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢應(yīng)該是朝著高、精、尖方面發(fā)展，但是又不會脫離現(xiàn)有的基礎(chǔ)技術(shù)，即在現(xiàn)有的深孔加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將待加工深孔逐步向小