在BTA深孔加工中导向块作用的研究综述

译文学院：专业：学号：姓名：指导教师：江苏科技大学年月日在BTA深孔加工中导向块作用的研究综述R.Richardson , R.Bhatti英国格林威治大学工程学院摘要综述是由关于导向块在BTA深孔机加工过程中的作用的文献所组成的。

工艺和表现及导垫的抛光作用之间的联系是被检查的。

先前已被描述为完成工序的抛光操作实际上是在一个极其滥用的过程。

据表明，在抛光过程中导向块与切割面的接触面积最好只有其投影面积的1.2％。

此外，没有润滑膜能够在该导向垫的前存在。

关键字：导向块，力系统,，打磨，表面完整性，流体力学，磨损1.介绍BTA加工被证明是加工高长径之比，平行度，直线度，圆度和表面纹理孔的最经济的方法之一[1-3]。

高压冷却剂被送到孔的内径和管状钻柄外表面之间的外部。

切屑和流体回流是直接通过钻头的内部和通过定向管状钻柄的外部。

极高的流速是所产生的切割面，而不像枪钻，切屑在工具和孔之间被困住的可能性是可以避免的[4]。

该方法主要利用单刃刀具。

一个BTA钻头提供了提供了一个不对称的切割边缘（或边缘）通过设在切割边缘之后大约90和180的导向块来平衡。

由刀具已经进入工件后的孔壁提供引导。

BTA过程最初是由Beisner开发并1943年在德国获得专利，这个过程主要作为副产品来自德国二战技术[5]。

有两种类型的工具，一些最初由西德的海勒公司制造，另一些由瑞典的山特维克制造。

BTAH工具通常具有一个单件的硬质合金的切削刃。

山特维克在BTAH头已产生变化称为单管系统（STS）。

BTA（STS）山特维克头（之前被称为BTAS）有三个硬质合金定位技巧以至于得到重叠的部分。

这些技巧被定位以至于切削力被平衡，从而减小导向块上的压力。

2.BTA工具海勒设计的一个典型的钻削钻头如图1所示。

这说明了形成切削刃的三硬质合金片和被铜焊到钢钻体的两个导向块。

切削刃被分成三个部分，即外，中间和内缘。

内边缘是颠倒的，以至一个边缘而不是一个点是在中心旋转。

点偏移量的约为半径的20%。

外侧和中间切削刃通过一个步骤是在18和12°隔开，以使切屑相互撞击并且协助断屑。

在中心孔附近一个30°的负前角被用来增强这个地方的切削刃。

一个单一的步骤是通常用于直径9下的刀具;两个步骤为9至30毫米直径的孔;和一个三步骤的边缘用于直径大于30毫米的刀具。

断屑槽是需要产生必须是足够小，通过容屑口和进钻杆的内部退出的短的C形切屑。

因为差的切屑形成材料，有一个小的正前角的断屑槽可能被使用[5]。

图1.一个典型的BTA加工头的几何形状[12]3.导向垫的作用两个硬质合金导向块，通常比分别位于从切削刃顺时针测量的约90和180度的切削刃难度等级更大。

在纵向轴上，垫片设定一定距离称为从切削刃的外角的垫滞后长度。

这代表了给定的切削刃的间隙在垫片。

接触孔之前[7]。

垫片的作用是抵消切削力，以及由于垫片越过先前已加工表面以致内孔表面层被磨光Griffiths[7]Corney and Griffiths[8]已经表明这种组合钻孔和抛光作用产生一种塑性变形的表面层。

这是一个复杂的机构，并已被Corney and Griffiths[8]Sakuma 等人[9-11]等证实，Griffiths[7]影响操作的力以及表面光洁度。

作用于每个衬垫上的支撑力既取决于幅度和切削力的方向。

相邻于切削刃的衬垫传递最大的切削力到孔壁。

Sakuma 等人[10]表明当相邻衬垫被定位在距切削刃87°和相反的衬垫在183°，支撑力几乎等于切削力。

然而，在相对的衬垫上的力被证明是大约切削力的20％。

因此，可以得出结论相邻的衬垫承受切削力与相反垫切削刃进行主要作为稳定衬垫，也可以作为一种用于磨削工具压力表参照。

这种衬垫自动地控制孔的大小。

如果切尺寸过大，当头移动远离被切割的表面。

这将减少在孔尺寸直到平衡再次是建立。

同样，如果切割的尺寸不足，衬垫上的压力增加，并且将头部朝向表面移动被切断[10]。

衬垫的轮廓与前缘和后缘总是松弛是重要的。

前缘正常180°帮助解除陷阱和作用在衬垫表面的流体力[5]。

4.抛光过程中尺寸的变化Griffiths[7]抛光期已经表明切削表面因衬垫打磨的波峰和挤出材料进入凹处引起变形。

这种变形引起的尺寸变化，其大小取决于时所施加的力，材料的屈服应力和最初的表面轮廓[12]。

Kotiveerachari和Murty[13]仿照切割面作为一个抛物面研究了内径变化的程度。

为了在最佳的载荷下圆柱打磨使用滚压工具，主体发生变形之前，它已经表明最大变形是由凹凸的高度定h a觉定的。

然而，Sakuma et.al.[10]Griffiths[7]和Griffiths and Grieve[12]表明了在BTA加工中抛光机构是一个比这更复杂的过程。

Corney and Griffiths[8]发现主要抛光压力发生在前衬垫。

从本研究结果显示钻削九种EN8的80毫米长的样品，在90度衬垫0.01毫米前缘深度延长超过0.85毫米的磨损。

在180度的衬垫上磨损是微不足道的。

沿着衬垫的剩余长度没有发生磨损。

有进一步的证据，这和最初由切削力大小的研究支持和比率来了解在BTA头磨损的机理。

5.稳态力模型Griffiths[4]已经调查了在BTA加工中力系统。

他用测力计测得的平均转矩和推力的值，并且从切削刃和衬垫分离力。

从这个信息决定静态切削力系统。

图2阐明了Griffiths最初提出的力系统，并显示了在深孔钻削中力的作用是复杂的，可以分为四大类;切削力，油膜力，抛光力和摩擦力。

钻的材料是EN8用直径22毫米BTA深孔钻。

发现从测力计切径向和轴向力测量的在90衬垫由此产生的切削力下降及在前边缘后面约1.5毫米。

切削力比P T：P F：P R是4:2:1，所得切削力测量为2.9千牛。

比较为了新的钻削在衬垫磨损特性切削力结果，90衬垫比180衬垫磨损速度更快。

两个衬垫上的磨损也只限于在衬垫前缘区域高达2毫米。

图2.排屑钻削力系统[4]图3.钻头的切削力矢量[7]Corney and Griffiths[8] 扩展进一步分析并表明这种复杂力系给出了关系，期中k和m是力矢量。

进一步力的结果测量试验表明，k和m的最高值发生在最低的进料速率和在最高率中的最低值。

k和m的范围内的被显示在图3和4叠加的BTA 钻头的比例图。

结果表明在90衬垫s上切削力合力下降，靠近其前边缘。

随着进给速率的增加，应急点向衬垫的后方和朝向后缘移动。

这是一个明显的迹象在每个垫的前面比在后方磨损会更高。

Griffiths[7]进一步提出显微的证据。

这表明，光洁表面的变形的深度上看起来是整个长度恒定的沿着。

结论是发生在衬垫上面的表面发生变形，因为没有进一步沿着其长度变形。

RT P P k = （2） ()F R T P P P m 22+= （3）图4.转矩分量的作用6.切削刃和导向块力的分离Griffiths [7] 生产的在扭矩，推力和切削力上的BTA 力系统的进一步分析系被测量。

他能够表明，所得到的力系统，即切削，油，抛光和摩擦力的根据切削工具的主要轴可以分解为26个主要组成部分。

另一组力也被确定这是失去平衡的力由BTA 的切削工具的非对称性旋转引起的。

Griffiths 在预钻孔相测量这些力，结果发现只存的力是石推力O F 。

油扭矩力O T h O ，并且超出的平衡力也被认为是可以忽略不计。

Wang 等人[14]也证实在对难切削材料的研究中 一个新的改进的直径16毫米的BTA 钻头。

这头集成了位于从切削刃顺时针旋转270-275°的一个辅助试点硬质合金垫，设置在头的后部的一组软振动阻力垫。

Griffiths 发现的合力系统，既作用在工件上又作用在刀具镗杆系统上，由下式给出推力： ()∑=++=31i Fi Fi F F B O P （4）扭矩： ()∑=+++=31i Ti Ti T o T F B r h P h O T （5）从加工试验中，Griffiths [7] 和Chandrashekhar 等人[15]已经测得在多种条件下的推力和扭矩，包括孔的直径的变化，进料和表面速度。

在调查范围内，推力和扭矩力大小遵循相同的模式b a d f C P 1= （6）e c df C T 2= （7）其中C 1,C 2,a,b,c 和e 实验确定由切削条件决定的参数。

在这些研究中表面速度未发现影响推力和扭矩量值作为速度指数为0。

这些公式类似于由波士顿和牛津扭曲钻孔试验形成的经验公式[16,17]，Boston and Gilbert [18] 和由Kronenberg [19] and Shaw and Oxford Jr. [20] 所得的解析公式。

比较扭转钻孔与BTA 钻孔，不仅自试点钻的衬垫提供更高的精度孔和优越的表面完整性，但扭矩和推力力较低。

在垫片的前面集中了一些相对高的力，并压抵在孔壁上由于目前任何干扰力允许更小的轴向偏差由。

因为衬垫力允许更少的径向偏差，所以径向精度和圆度都比较好。

因为衬垫力对孔的加工质量的平滑和平坦有影响，所以表面光洁度还是优的。

由[21]中描述的方法显示平均花费在深钻功率的63％是负责金属去除率，约13％是负责空穴质量，由于抛光24％负责独特的表面完整性。

最后，Griffiths 和Grieve [22] 进一步通过分解衬垫力，孤立的切线摩擦力和抛光两种衬垫力改进了排屑力模型。

在图3上总结了这些结果。

7.导向块的抛光作用一个由Corney [23]的光弹性研究的结果引起Corney 和Griffiths [8]表明主等值线形成在各向同性点在孔壁的前部配合衬垫。

这是在条纹传播的点上。

在同一研究中，清晰的有机玻璃工件的深孔钻被高速相机录制下来。

该膜的分析表明空气引入到切割油流动，充当示踪元素，因为它传递到切割区域。

空气越过衬垫，表明衬垫的后部已抬离孔面。

另外，在本研究中，垫孔接触的区域离90度衬垫的前面被限制到3毫米和离180度衬垫前面1毫米。

Osman and Latinovic [24], Frazao et al. [2] and Chandrashekhar et al. [25] 假设一个连续的流体动力油膜存在于衬垫的整个长度之上。

然而，这已被证明是相互矛盾的经验。

由于衬垫起重能够支撑一个负载，所以Corney [23] and Corney and Griffiths [8] 的研究不能够显示是否是油膜。

然而，Griffiths and Grieve [22]的分析使用扭矩和推力测力计表明，在这两个衬垫上的切向摩擦力分别只有121.3和150.5牛。

这表明在衬垫长度最少的部分可能存在油膜。

Sakuma 等人研究了导向块在抛光上和加工孔精度上的影响提出了一种新颖的方法。