普通车床改装深孔加工机床结构设计

目录1 绪论 (3)1.1 深孔概念 (3)1.2 深孔加工中存在的问题 (3)1.3 深孔加工发展历史 (3)2 深孔加工系统 (5)2.1 深孔加工系统介绍 (5)2.1.1 枪钻系统 (5)2.1.2 枪钻系统的缺陷 (5)2.1.3 BTA系统 (6)2.1.4 BTA系统的缺陷 (6)2.1.5 喷吸钻系统 (7)2.1.6 喷吸钻系统的缺陷 (7)2.1.7 DF系统 (8)2.1.8 DF系统的缺陷 (8)2.1.9 SIED系统 (8)2.1.10 SIED系统的优点 (9)2.2 深孔加工中设备要求 (9)2.2.1 深孔加工机床要求 (9)2.2.2 深孔加工附件要求 (10)2.3 车床改造原因 (10)3 课题分析 (10)3.1 机床参数对比 (10)3.1.1 深孔钻床主要技术参数 (10)3.1.2 普通车床主要技术参数 (11)3.2 机床结构对比........................................ 错误!未定义书签。

3.3 机床加工对比........................................ 错误!未定义书签。

3.4 改造可行性分析...................................... 错误!未定义书签。

3.4.1 加工方法分析...................................... 错误!未定义书签。

3.4.2 加工受力分析...................................... 错误!未定义书签。

3.4.3 加工功率分析...................................... 错误!未定义书签。

3.5 改造方案............................................ 错误!未定义书签。

4 设计过程 (12)4.1 负压抽屑分析 (12)4.1.1 负压抽屑原理 (12)4.1.2 影响负压抽屑效应的因素............................ 错误!未定义书签。

4.2 SIED抽屑器参数的选取................................ 错误!未定义书签。

4.3 SIED抽屑器结构设计.................................. 错误!未定义书签。

4.3.1 钻柄卡头设计...................................... 错误!未定义书签。

4.3.2 后喷嘴设计 (14)4.3.3 管联接件设计...................................... 错误!未定义书签。

4.3.4 前喷嘴设计........................................ 错误!未定义书签。

4.3.5 密封垫设计........................................ 错误!未定义书签。

4.3.6 前帽设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.3.7 后盖设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.3.8 箱体设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.3.9 装配效果.......................................... 错误!未定义书签。

4.4 SIED输油器结构的选取................................ 错误!未定义书签。

4.4.1 密封套设计........................................ 错误!未定义书签。

4.4.2 后堵设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.4.3 后盖设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.4.4 定径套设计........................................ 错误!未定义书签。

4.4.5 前内套设计........................................ 错误!未定义书签。

4.4.6 前盖设计.......................................... 错误!未定义书签。

4.4.7 输油器箱体设计.................................... 错误!未定义书签。

4.4.8 装配效果.......................................... 错误!未定义书签。

4.5 总体改装图.......................................... 错误!未定义书签。

结论 (15)参考文献 (17)致谢................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论1.1 深孔概念在机械制造行业中，一般规定孔深L与孔径do之比大于5的圆柱孔（内圆柱面）称为深孔[1]，即L／do＞5的孔称为深孔，L／do≤5的孔称为浅孔。

孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类。

孔深度与直径之比,决定了孔加工艺系统的刚度及刀具结构上的特点。

L／do增大,工艺系统刚度降低，切屑排出及冷却润滑的难度加大。

1.2 深孔加工中存在的问题(1) 钻孔时不能直接观察刀具的切削情况，工作过程中只能凭听声音、看切屑、观仪表(油压表及电表等)、摸振动等外观现象，来判断切削过程是否正常。

(2) 孔的深径比大，钻杆细而长，刚性低，易振动，钻孔易走偏，因此，支承导向极为重要。

(3) 切屑排除困难，必须要保证可靠地断屑。

切屑的长短和形状要加以控制，如果切屑堵塞则会引起刀具损坏。

由于排屑空间受到钻杆的限制，套料钻钻孔有料芯的干扰，排屑条件更为恶劣，因此需要强制排屑。

(4) 切削热不易散出，工作条件恶劣，必须采用有效的冷却方式。

1.3 深孔加工发展历史最早用于加工金属的深孔钻头是扁钻。

它发明干18世纪初，1860年美国入对扁钻做了改进，发明了麻花钻，在钻孔领域迈出了重要的一步。

在20世纪初期，德、英、美等国家的军事工业部门先后发明了单刀钻孔工具，因用于加工枪孔而得名枪钻。

在1943午，德国海勒公司研制出毕斯涅耳（Beisner）加工系统(即我国常称的内排屑深孔钻削系统)。

战后，英国的维克曼公司、瑞典的卡尔斯德特公司、德国的海勒公司、美国的孔加工协会、法国的现代设备商会等联合组成了深孔加工国际孔加工协会(Boring and Trepanning Association)，简称BTA协会。

经过他们的努力,这种特殊的加工方法又有了新的发展，并被定名为BTA法，在世界各国普遍应用。

后来瑞典的山特维克公司首先设计出可转位深孔钻及分屑多刃错齿深孔钻，使BTA法又有了新的飞跃。

20世纪70年代中期，出日本冶金股份有限公司研制出的DF(Double Feeder)法为单管双进油装置，它是把BTA法与喷吸钻法两者的优点结合起来的一种加工方法，目前广泛应用于中、小直径内排屑深孔钻削。

20世纪80年代初至21世纪初，中北大学机械制造工艺研究所王峻教授等人完成了SIED深孔加工集成技术及装备的研制开发，并在生产实践中获得成功应用。

SIED技术是在归纳现有的枪钻、BTA钻、双管喷吸钻、DF系统等各种深孔加工技术优点，并最大限度避免其缺点的基础上形成的一种具有创新性和实用性的深孔加工技术体系。

2 深孔加工系统2.1 深孔加工系统介绍深孔加工系统是以深孔加工中所用的冷却、排屑装置来分类的。

目前，国内、外常用的深孔加工系统有枪钻系统、BTA系统、喷吸钻系统、DF系统和SIED系统。

这些系统除用于与之对应的钻头进行钻削外，亦可以用于其它深孔刀具切削加工，如深孔镗削、铰削和珩磨等。

2.1.1 枪钻系统枪钻系统属于外排屑方式，其结构如图2.1所示，主要由中心架、扶正器、钻杆联结器和冷却润滑油路系统组成。

其中中心架辅助机床卡盘用于装夹工件；扶正器主要用于钻头人钻时导向。

并提供向外排屑的通道；尾架用于夹持钻头柄部，支承钻削扭矩和轴向力。

枪钻系统的工作原理是：切削液通过尾架上输油人口进入钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切除的切屑从钻头外部的V型槽中排出。

由于切屑由钻头和钻杆外部排出，容易擦伤已加工孔表面，其加工质量要低于内排屑方式的系统。

该系统主要用于小直径(一般Φ＜20 mm)深孔加工。

图2.1 枪钻系统2.1.2 枪钻系统的缺陷(1) 结构性缺陷: 钻头与钻杆不可拆卸，每次重磨时必须整体更换，从而增加了辅助时间；钻杆为薄壁无缝管轧成月牙形断面，其扭转刚度和弯曲刚度远低于内排屑深孔钻；钻杆的外径、壁厚与钻头直径之间存在着严格的比例关系，即使钻头尺寸变动不大，也必须为之配制专用的钻杆；枪钻加工对油压的要求极高（为内排屑深孔加工的3-5倍）；枪钻钻杆为一根整体，其全长由工件孔深等尺寸决定。

(2) 工艺性缺陷: 工艺性最差，如：薄壁异型钻杆与钻头的对焊，钻头小，出油孔的加工，低刚度异型钻杆的校直，一对一地按钻头直径配制钻杆，钻头刃磨和重磨时必须连带一根长长的钻杆。

(3) 其他方面的不足: 枪钻机床迄今未能摆脱专用设备的范畴，枪钻没有与之配套使用的精加工刀具。

2.1.3 BTA系统BTA系统属于内排屑方式。

其结构如图2.2所示。

主要由中心架、授油器、钻杆联结器和冷却润滑油路系统组成。

BTA系统中的授油器与枪钻系统中的扶正器功能不同，授油器除了具备导向扶正功用外，还提供了向切削区输油的通道。

BTA系统的工作原理是：切削液通过授油器从钻杆外壁与已加工表面之间的环形空间进入，到达刀具头部进行冷却润滑，并将切屑经钻杆内部推出。

该系统使用范围广泛，适用于深孔钻削、镗削、铰削和套料，但受到钻杆内孔排屑空间的限制．主要用于自得Φ＞12 mm的深孔加工。

图2.2 BTA系统2.1.4 BTA系统的缺陷(1) 结构性缺陷: 单出屑口的Beisner内排屑深孔钻相对排屑面积过小；BTA 钻采用双出屑口错齿结构和切屑刃上磨出断屑台，由此钻头结构大大复杂化；断屑台的设置使其成为一次性使用（不可重磨）的复杂工具。

(2) 工艺性缺陷: 错齿BTA钻结构工艺性较差，必须有专业化程度很高的工具制造厂家才能生产。