深孔加工

走近深孔加工 ----------

•·常用深孔加工方法简介

深孔加工在机械加工领域中占有非常重要的地位，约占孔加工量的40%。随着科学技术的进步，新型高强度、高硬度和高价值难加工深孔零件的不断出现，加工工件在加工深度、加工精度以及加工效率上要求的不断提高，使得深孔加工成为机械加工的关键工序和加工难点。传统的加工方法越来越难以满足甚至根本达不到现在的深孔加工在精度、效率、材料上的要求。因此，现代深孔加工的工艺、刀具的结构、深孔加工的检测方法和监测系统已成为人们必须要面对的问题!

目前，国内外常用的深孔加工系统有枪钻系统、BTA系统、喷系钻系统和DF系

统。这些系统除用于与之对应的钻头进行钻削外，亦可用于其他深孔刀具切削加工，如深孔镗削、铰削和绗磨等。

一、枪钻系统

枪钻系统属于外排屑方式，其结构如图所示，主要由中心架、导向排屑器、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；导向排屑器用于钻头钻入时导向，并提供向外排屑的通道；尾架用于夹持枪钻柄部，支撑钻削扭矩和轴向力。枪钻系统的工作原理是：切削液通过钻杆箱上输油孔进入钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切屑从钻头外部的V型槽排出。

该系统主要用于小直径（一般小于30mm）的深孔加工。

金石设计制造的QYZ深孔钻系统是派生于枪钻机床的一种简易深孔加工设备，内冷外排屑，刀具采用枪钻。可方便的配置在普通车床、镗床等设备上，适宜于中小批量零件的深孔加工。

二、BTA系统

BTA系统属于内排屑方式，其结构如图所示。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导向排屑器功能不同，授油器除了具有导向功用之外，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工件已加工表面之间进入，到达刀具头部进行冷却润滑，并将切屑由钻杆内部推出。该系统使用广泛，但受钻杆内孔排屑空间的限制，主要用于直径￠﹥12mm的深孔加工。

三、喷吸钻系统

喷吸钻系统主要用于内排屑深孔钻削加工。喷吸钻系统利用了流体力学的喷射效应，当高压流体经过一个狭小的通道喷嘴高速喷射时，会在这股喷射流的周围形成低压区，可将喷嘴附近的流体吸走。喷吸钻系统如下图所示。其工作原理是：切削液在一定压力作用下，由联结器上输油口进入，其中2/3的切削液向前进入内外钻杆之间的环形空间，通过钻头柄部上的小孔流向切削区，对切削部分、导向部分进行冷却和润滑，并将切屑推入内钻杆内腔向后排出；另外1/3的切削液，由内钻杆上月牙状喷嘴高速喷入内钻杆后部，在内钻杆内腔形成一个低压区，对切削区排出的切削液和切屑产生向后的抽吸，在推吸双重作用下，促使切屑迅速向外排出。因此在喷吸钻钻孔时，切削液压力低而稳定，不易外泄，排屑顺畅，降低了钻削系统的密封要求，保证了钻削加工可以在较大的切削用量下进行。喷吸钻系统由中心架、扶正器、内钻杆、外钻杆及冷却润滑系统组成。由于有内管，喷吸钻加工最小直径范围受到限制，一般不能小于￠18mm。

四、DF系统

DF是英文DOUBLE FEEDER的缩写，原意为双进油装置，是1975年日本冶金有限公司研制出来的。它是将BTA方法推出切屑与喷系钻吸出切屑的方法相结合，仅用一个钻杆完成推吸双重作用。它同时具备了BTA和喷吸钻的优点，并克服了不足，使钻削直径范围增大（最小直径可达￠6mm），密封压力减小，加工精度和效率提高。DF系统需将切削液分成2条路线分别供给授油器和联结器，如下图所示。其工作原理是：约2/3的切削液同BTA系统一样的由授油器进入，将切屑从钻杆内部推出；另外1/3的切削液直接从钻杆联结器的负压装置进入钻杆内腔，产生一定的负压，将切削区的切削液和切屑向后抽吸，促使切屑顺利排出。

•·深孔加工的类型及特点

深孔加工的分类多以运动形式和加工系统分类

按运动形式分类：

1、工件旋转，刀具作进给运动

2、工件不动，刀具旋转又作进给运动

3、工件旋转，刀具作反向旋转又作进给运动

按加工系统分类：

1、枪钻系统

2、BTA

3、喷吸钻系统

4、DF系统

深孔加工的特点

深孔加工是处于封闭或半封闭的状态下，故具有以下特点：

1、不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验，通过听声音、看切削、观察机床负荷及

压力表、触摸震动等外观现象来判断切削过程是否正常。

2、切削热不易传散。一般切削过程中有80%的切削热被切屑带走，而深孔钻削只有40%,刀具占

切削热的比例较大，扩散迟、易过热，刀口温度可达600度，必须采取强制有效的冷却方式。

3、切削不易排出。由于孔深，切削经过的路线长，容易发生堵塞，造成钻头崩刀。因此，切屑

的长短和形状要加以控制，并要进行强制性排屑。

4、工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制，孔的长径比较大，钻杆细而长，刚性差，易产生震动，

钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。

•·深孔加工的冷却润滑及排屑

在钻削系统中，冷却液的目的是：

1、垫片的支撑和润滑

2、提高刀具使用寿命

3、散热和排屑

冷却液系统在正常的压力和温度下可给刀具提供充分干净的冷却液供给。使用包括RP(EP=极端压力)添加剂的深孔钻可以进行很多材料的深孔钻削。

高压泵

压力和流量是2个基本参数。深孔钻床可针对不同的加工情况应用不同的冷却泵，如柱塞泵、

齿轮泵，螺杆泵等。如果冷却液需求量大，可以连接2个或2个以上的液压泵，以获得足够的供给量。为避免过度的消耗，特殊的冷却液，液压泵配有合适的密封系统则非常重要。

切削液

深孔加工刀具所加工出的孔表面质量部分取决于切削液质量。市场上有适合于深孔钻削用的专用切削油，这种切削油含有EP添加剂，适合于刀刃的高温和支撑板上的高压。

切削液的过滤

切削液的良好过滤基于2个重要条件：第一，所需钻孔的表面质量和支撑板的过度磨损特性。

第2，防止高压泵磨损及损坏。常用的方法有：带式过滤器、间隙式过滤器、自动过滤器和磁过滤器等。精细的冷却液过滤，可保证正常的加工，并提高10—20um的刀具使用寿命。

冷却液箱

冷却液箱容量为冷却泵每分钟最高排量的十倍，以保持沉淀灰尘和散热。在多数场合下，不干净的冷却液分隔室上面有间隙型切屑容器。清洁冷却液分隔室上有节气门，允许气体逸出。

热交换

几乎所有切屑热和多数由泵产生的功率都转化为了热量，当切削液温度超过了550C,刀具和泵得不到适当的润滑、冷却液便会迅速老化，最合适的温度是30-400C。

·普通机床改装为深孔加工机床

★普通机床改装为深孔加工机床

QYZ系列深孔钻系统是派生于枪钻机床的一种简易深孔加工设备，内冷外排屑，刀具采用枪钻。可方便的配置在普通车床、镗床等设备上，适宜于中小批量零件的深孔加工

整个系统由系统主机、旋转夹具、增速器、深孔加工刀具、磨刀夹具、冷却液等组成。

QYZ系列深孔钻系统的工作原理是通过压缩空气把专用的冷却液雾化，并以脉冲的形式从枪钻冷却孔进入切削区，润滑、冷却刀具，排出铁屑。所需压缩空气压力为5～10Kg/cm2, 经系统增压，提供的冷却雾压力为20～30 Kg/cm2。增速器在刀具旋转的情况下，机床主轴转速或机床最小走刀量达不到加工要求时使用。使用时将柄部与机床主轴连接，正确放置止动挡杆，即可以在增速器输出轴获得增速比为3.81倍的转速。