浅析深孔加工技术

文章编号:CN23-1249(2008)06-0061-03
浅析深孔加工技术
刘 俊,刘 波,李家鲁
(哈尔滨锅炉厂有限责任公司,黑龙江哈尔滨150046)
摘 要:着重介绍深孔加工技术,比较四种钻孔方式,特别介绍单管钻在生产中的应用,介绍国产钻头和进口钻头的优缺点,对深孔加工具有指导意义。

关键词:深孔钻;钻削;效率;精度中图分类号:TG523 文献标识码:A
Analysis of Dee p Hole Process Technology
L iu Jun,Liu B o ,L i J ialu
(H ar b i n Bo iler Co .L td .,H arbin 150046,Ch i n a)
Abst ract :Deep ho le process techno logy ,is intr odnad and four k i n ds of drillm ethods are co mpared ,special i n troduces list tube drill app lication i n t h e producti o n,them erit and shortco m i n g o f t h e devo ir
a i g u ill e s and i m po rt a i g uilles .There is the leadi n g m ean i n g to deep hore pr ocesses .K ey w ords :deep hole dril;l dril;l efficiency ;accuracy . 收稿日期:2008-03-06
作者简介:刘 俊(1975-),男,工程师,2000年毕业于辽宁工程技术大学机械设计及制造专业,从事锅炉及压力容器制造工艺工作。

0 引言
钻深孔这个需求,早在一百多年前已被人重视和应用。

但直到近三十年,这个技术才逐渐被发挥和普及,它能解决麻花钻不能解决的深孔和高精度孔加工。

现在钻深孔技术加工高精度孔无需镗、铰等工序,一次加工成型。

深孔钻削是指对相当大的孔深和直径比的孔进行加工,然而,正常钻削技术所生产的孔,其孔深极少超过5倍直径,而在深孔钻削中,此比例可高达150:1,并且,任何孔深大于5倍直径都应称为深孔。

钻削的基本原则是:应用和纠正切削速度与进给的选择,切削良好的断削和排削性能,同时不损坏刀具和工件。

用孔深孔径比大于5的孔定为深孔。

必须保证一钻到底,不能中途退出,冷却液能顺利地流进钻头
的切削刃处,并能保证顺利排屑。

深孔钻削加工钻头进入工件时,是在半封闭条件下工作,因此受到较多限制:不能直接观察到刀具切削情况;切削热不易传散,必须采用强制有效的冷却方式;排屑困难;钻杆需要足够的刚性。

深孔加工注意问题:切屑处理问题;冷却润滑;合理导向。

1 深孔加工分类
深孔加工过程复杂,形式比较多,一般有下面几种分类法。

1.1 按其所用刀具分类
可分为实心钻孔法(毛坯无孔,用切削加工出孔的方法)、镗孔法(已有孔为提高孔的光洁度及精度采用的方法)、套料钻孔法(用空心钻头,也称弧形钻,加工后毛坯中心有一个芯棒残存的
第6期锅 炉 制 造
No .6 2008年11月
B O I LER MANUFACTURI NG
Nov .2008
方法)。

1.2 按运动形式分类
可分为工件旋转,刀具作进给运动;工件不动,刀具旋转又作进给运动;工件旋转,刀具也做反向旋转又做进给运动;工件做旋转运动与进给运动,刀具不动,这种形式采用不多。

1.3 按排屑方法分类
可分为外排屑(切屑从钻杆外部排出,冷却液从钻杆内部进入)、内排屑(切屑从钻杆内部排出,冷却液从钻杆外部进入)。

2 几种实心料深孔钻削方法优缺点
的比较
主要是枪钻、B TA 系统、喷吸钻、DF 系统的比较。

2.1 枪钻系统
枪钻的钻柄是空的,由内外部供应的切削液流经钻头内输送管,并强行流经切削头内的孔。

钻柄外侧有一个沿着长度方向的V 形槽,切削液携带切削通过此V 形槽,并经过钻头外侧最终切削从孔中排出。

枪钻可应用于普通加工中心,但是需要高压力的切削液。

(见图
1)
图1 枪钻系统示意图
2.2 单管钻(BTA )系统
高压力的切削液流经介于钻头和已钻削孔之间的外钻管。

钻柄本身是空的,切削液携带切削进入钻体,流经钻头内的排削槽,然后排出钻管。

高的切削液压力使得单管钻系统比喷吸钻系统更加可靠,当钻削材料(如低碳钢和不锈钢)难以获得良好的断削性能时尤为如此。

单管钻系统始终是长时间连续加工的首选。

(见图2)
图2 单管钻(BTA )系统示意图
2.3 喷吸钻系统
它类似于单管钻系统,但是其钻头是与内外钻管相连接。

切削液在内外钻管间流经钻头,并且切削液完全在钻体内而不是经过钻头表面,切削在钻体内部先流出外钻管再流经内钻管。

这种独立的系统较单管钻系统而言所需的压力更小,并且通常能够安装在通用的机床刀具中而无需对机床进行大的改造。

(见图3)
图3 喷吸钻系统示意图
2.4 DF 系统
该系统是B TA 与喷吸钻的结合。

在DF 前端放置一个提供推压方式冷却液的高压输油器,后面放一个发生吸出方式的喷吸效应的装置。

它的特点是增大排屑量,发挥推、吸双重作用,使冷却液流速加快,单位时间流量也相应增加,因此它的生产率很高。

2.5 四种加工方式精度比较
比较包括尺寸精度、位置精度、椭圆度、不圆度、粗糙度等(见表1)
表1 精度比较表
系统
尺寸位置椭圆度粗糙度同轴度枪钻 BTA 钻 喷吸钻 DF 系统
其中: :优, :良, :中, :劣
2.6 相关参数的比较
相关参数的比较见表2所示。

2.7 生产率的比较
生产率的比较见图4所示。

2.8 几种钻孔方式比较结果
通过这4种深孔钻削方式比较,我们可以看出枪钻能够比单管钻系统钻削更小直径的孔,但是单管钻系统则较枪钻具有更高的生产率(4-6倍),因而,只要可能,应始终首选应用单管钻系统,当批量钻削小直径孔而单管钻系统不能满足特定加工要求时,请选用喷吸钻系统或者DF 系
62 锅 炉 制 造 总第212期
统。

最终能够达到好的表面质量、小的公差以及良好的同心度的孔。

表2 相关参数比较表
项目枪钻BTA钻喷吸钻DF系统钻孔范围 2~ 20 6~ 60 18~ 65 18~ 65深度/孔径100~250 100 100 100
粗糙度6.3~1.6 1.61.6 1.6
精度H7~h9H6~h8H6~h8H6~h8冷却液压力35~100kg/c m222~60kg/c m25~15kg/c m25~15kg/c m2冷却液流量2~50L/m i n>60L/m i n2~35L/m i n2~35L/m i n 密封性中高低低
刀具制造难度简单复杂复杂
复杂
图4 各类深孔钻系统生产率比较图
3 单管钻(BTA)系统在生产中的应
用
以300(MW和600)MW高压加热器管板钻孔为例,管板材质:20M n M o,厚度350~537mm,孔数2560~5816孔,目前采用单管钻(BTA)系统,钻头有2种,一种是国产钻头,一种是进口钻头,它们的连接方式不同,所以效果也不一样,下面就逐一介绍比较。

3.1 国产B TA钻头
钻头钻管连接为内、外连接,即钻头为内螺纹,钻管为外螺纹。

见图由于钻头为内方牙型螺纹,钻管为外方牙型螺纹,连接(旋紧)后,紧固性不易控制,又由于钻管连接螺纹为手动车床与钻头配车加工,车加工的钻管螺纹质量不易保证,间接影响钻孔质量。

采用国产BTA钻头钻孔,钻速1600r/m i n,进给50~55mm/m i n。

3.2 进口B TA钻头的引进
钻头、钻管为外、内方牙型螺纹连接,即钻头为外方牙型螺纹,钻管为内方牙型螺纹,牙型为4头方牙型螺纹,此种连接方式,同心度高,旋紧牢固,利于切削,且钻管为内螺纹,钻头钻削过程中产生的切削更易于高压油冲击排屑,保证钻孔精度,由于此种钻头、钻管连接方式同心度高,紧固性好,且钻头切削刀片经过涂层等特殊处理,硬度高,适应性强,适合于大切削量加工,故采用该钻头可在1600r/m in时,进给量加大到100~110 mm/m i n。

3.3 比较结果
通过比较,进口钻头钻出的产品质量好,而且效率高,因此是换热器类产品加工管板的首选。

4 结 论
通过对深孔加工技术的介绍,特别是4种深孔加工系统:枪钻、单管钻(BTA)、喷吸钻和DF 系统的各种参数的比较,可以看出各自的优缺点和所适用的范围,从中也可看出单管钻(BTA)是加工高压加热器管板的首选,在实际应用中通过对国产连接方式的BTA钻头和进口连接方式的BTA钻头的比较,我们也可以看出采用进口BTA钻头的单管钻适合大批量的高压加热器的生产。

63
第6期 刘 俊,等:浅析深孔加工技术。