深孔加工与刀具设计与应用
对深孔镗加工原理和工艺分析及刀具应用
冷加工
C刀 具
utting Tools
斜孔加工的夹具设计
汉川数控机床股份公司 （陕西汉中 723003） 张雎军
平面上的斜孔有两种情况：①在斜面上钻孔。 ②在平面上钻斜孔。它们有一个共同的特点，即孔 的中心与钻孔端面不垂直。这在没有工装保证的情 况下，就成了较困难的问题。
目前国内生产深孔镗床的厂家一般都不生产深 孔镗刀，而且生产深孔镗刀的厂家也往往不生产深 孔镗床。深孔镗刀的具体形式各有不同，但原理
R a>0.4μm，产生这种现象的原因有如下几点：①
深孔镗切削液防锈作用差，或者是加工后切削液 不清理或者清理不干净，导致加工面锈蚀，严重
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2013年 第6期
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C刀 具
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（1）对深孔镗床的介绍 深孔镗床主要由床 身、床头箱和卡盘、托板（包括镗杆固定架）、进 给箱、中心架、授油器、镗杆支架、马达装置、冷 却系统及液压系统等部分组成，如图2所示。
都是能实现金属切削和滚压作用的组合体（见图 4）。
（a）深孔镗刀滚柱
（b）深孔镗加工示意
深孔镗床是加工圆柱形零件的专用机床，它可 以镗削通孔、阶梯孔，也可以进行光整滚压加工， 镗削方式为推镗，排屑方式采用向前排屑，在生 产中适用于大批量生产，也适用于小批量生产。 以T2235为例，其镗孔最大直径为350mm，根据床 身导轨长度及定制刀杆的长度，加工深度可达2～ 10m，加工表面粗糙度值达到R a≤0.4μm。 （2）深孔镗刀的加工原理 深孔镗的液压缸筒 内孔成形原理是由缸筒毛坯料经粗镗刀头粗镗完内 孔之后，再由深孔镗刀上的滚压体通过和缸筒高速 旋转相对运动光整成形。深孔镗滚压刀头的前部是 镗刀（也就是成形刀），它采用的是硬质合金涂层 机夹刀片，后部是采用和轴承钢类似具有高强高硬 度的多个滚柱。由于滚柱具有高强和高硬度，经过 滚压的缸筒内孔会产生冷作硬化，表面生成光滑如 镜的表面硬化层，经粗糙度仪检测，其表面粗糙度 值可达到R a＝0.1～0.08μm。而且缸筒内壁的硬化 层使得缸筒不磨损。深孔镗镗刀如图3所示。
机械加工深孔加工技术研究的论文
研究背景与意义
研究内容
本文主要研究了深孔加工技术的现状、发展趋势和存在的问题，重点探讨了深孔加工的关键技术、加工参数优化、加工质量与效率提升等方面的内容。
研究方法
本文采用文献综述、理论分析和实验研究相结合的方法，对深孔加工技术进行了全面的研究和分析。首先，通过对国内外相关文献的梳理和评价，掌握了深孔加工技术的研究现状和发展趋势。其次，结合理论分析，对深孔加工过程中的切削力、切削温度、刀具磨损等关键因素进行了深入研究。最后，通过实验研究，对深孔加工参数进行了优化，并验证了所提方法的可行性和有效性。
研究不足与展望
虽然本文研究的深孔加工技术在某些方面取得了进展，但仍存在一些问题需要进一步研究和改进。
未来可以进一步优化深孔加工技术的工艺参数，提高加工效率和质量。
针对不同类型的材料和产品，需要研究更加适应的深孔加工技术，以满足不断变化的市场需求。
07
参考文献
总结词
详细描述
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机械加工深孔加工技术研究的论文
2023-10-30
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目录
引言机械加工深孔加工技术概述机械加工深孔加工技术研究现状机械加工深孔加工技术改进与创新机械加工深孔加工技术实际应用案例分析结论与展望参考文献
01
引言
深孔加工技术是机械加工中的重要组成部分，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
THANKS
模具钢材料深孔加工
模具型腔深孔加工
深孔加工技术在模具制造业的应用案例
06
结论与展望
研究结论
本文研究的深孔加工技术在实际生产中得到了广泛应用，并取得了良好的效果。
深孔加工技术研究综述
深孔加工技术研究综述熊艳伦;汤佳骏;刘炜【摘要】In the machining process, the deep hole is one of the construction that is most difficult to process. Deep hole machiningmakes a very high demand of the machiningequipments.Therefore, the studies ofits pro-cessing method is necessary.In this paper, the concept, features, technology, processes and applications of deep hole machining were introduced, and finally the development trend of deep hole machiningis analysed.%机械加工过程中，深孔是加工难度最高的工序之一。
深孔的加工对加工设备提出了很高的要求，因此研究其加工方法十分必要。
本文对深孔加工的概念、特点、技术及工艺和应用等方面进行了介绍，并分析了深孔加工的发展趋势。
【期刊名称】《现代农业装备》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】6页(P24-28,34)【关键词】深孔加工;制造技术;工艺【作者】熊艳伦;汤佳骏;刘炜【作者单位】广州市蕴泰精密机械有限公司，广州 510530;广州市蕴泰精密机械有限公司，广州 510530;广州市蕴泰精密机械有限公司，广州 510530【正文语种】中文机械加工中的深孔，一般指零件内孔的长度与直径之比大于5的孔，其几何特征决定了它是机械加工中难度最高的加工过程之一。
深孔加工对刀具提出了很高的要求，一般刀具很难同时保证孔的长度和精度要求。
另外，近年来难加工材料（例如高强度合金材料）的运用给深孔加工提出了更高的要求。
枪钻的设计与应用讲解
图4
二、枪钻刀头的组成、设计及几何参数
刀头是枪钻的主要部分，它直接影响加工质量，刀具寿 命。 枪钻刀头的组成：有二个切削刃，其这二个切削刃相交 处为钻尖，这二个切削刃称为内刃和外刃，分别具有内外 角。
1.内外刃的内外角与钻尖的关系
图5：枪钻刀头切削部分要素
在设计上必须保证钻削是径向力接近平 衡（图b），并使切削刃的合理分布在 钻头的两导向块之间，因此，作用在外， 内刃上的径向力分别为：
（3）刀杆外形与刀头的外形对称问题： 理论上要求对称度误差越小越好，对使用效果也越理想， 但实际上做不到其原因是： a.刀杆长度太长甚至2~3米，甚至个别还长。 b.即便刀杆不十分过长，焊后精加工刀头但圆磨加工 中也有一定误差。 c.个别由于多种原因刀头精加工后才进行焊接，这时 对称度更有困难。（见下图）
经过上面分析得出：通常刀具偏移中心距离—e=D/(35),现常取e=D/4，对于加工结构钢和铸铁取Kr2=20°， Kr1=30°~40°。
图a
图b
图c
由图ａ不难看出：外刃径向力过大，使作用于导向 块得挤压力加大，摩擦增大会使加工表面恶化，热量 增多。
图ｂ内刃径向力增大，会引起孔的直线外刃径向力相等或者外刃径向力稍许大 于内刃径向力，而取ｅ＝Ｄ／４时工作状态良好，同 时又防止了钻头中心处切削速度为零，挤压被切削材 料，诸多因素钻尖ｅ要取一个适当的距离。
刀头与刀杆对称度最好控制在0.1-0.2视直径大小 有关，因刀杆与刀头最大尺寸有一定差值，况且直径 越大其两差值也大，否则无法使用。 总之，当刀头直径在可能条件力争焊后再进行精加 工，外刃及其刃形和各部后角。 为了保证孔加工精度，其刀头上有分布合理的导向 块，形成二个导向块和外切削刃的刃带三点固定圆， 起自行导向作用，见图4：
☆深孔加工指长径比（即孔深L与孔径d之比）大于510的孔普...
深孔加工指长径比(即孔深L与孔径d之比)大于5～10的孔。
普通的深孔L/d<5～20,可将麻花钻接长做长后去加工，对于L/d>20～100的特深深孔则须在专用设备、专用深孔加工机床和深孔刀具进行加工。
在深孔加工时孔为半封闭，其固有难题是：断屑、排屑难，导热差、冷却润滑不易，还会出现刀具刚性差、易抖动、震动、变形折断等情况。
德国Botek公司以其强大科研开发能力与长期积累丰富经验，已研制出各种方法加工用较完整的刀具系统。
包括外排屑单双刃深孔钻，喷吸钻、套料钻、立铣刀类、内排屑BTA系列类、带金刚石刀片的枪钻和各种特殊成型按需要制造的深孔刀具。
Botek公司的外排屑单双刃深孔钻(枪钻)共有13种型号，其中扩孔用7种型号。
此类深孔钻由切削部分与钻杆钻柄组成，其应用最广。
其原理是高压油由钻杆后部中孔注入，经腰形孔达切削区后迫使切屑随切削液由V型槽与工件孔壁间空间排出，故称外排屑。
此类深孔钻前刀面一般为0o，以便制造。
它无横刃，钻尖偏离轴线，钻孔时钻尖前方形成小圆锥，可使切屑在钻尖处断离为两段，使之以易排出。
图1为所展示切削部分形状，此形状对孔的公差、切屑形成、切削液压力，流量、刀具寿命、中心线偏离及加工质量均有影响。
Botek针对不同加工材料已研制出多种不同几何形状。
单刃外排屑深孔钻切削部分(鼻部)由于钻尖偏离轴心而形成外内二刃。
外刃(主切削刃)较短，内刃(副切削刃)较长。
外刃形成的主偏角大于内刃形成副偏角，致使作用在外刃上径向力大于作用在内刃上的径向力，而使始终有一力作用在导条上，使导条发挥其支撑导向作用，防止钻头钻偏。
孔径扩大，能对孔壁产生辊光作用，提高圆度和整体加工质量，在特定切削条件下可钻出IT7级孔。
导条的配置是非常重要的。
直径较大的深孔钻，导条可以镶装上去。
Botek已设计制造多种导条支撑形式供选择。
图2为Botek单刃外排屑深孔钻的几种基本形式。
Botek单刃外排屑深孔钻适用于加工中心及配备高压冷却系统的车床与立式机床、刀具或工件旋转场合。
深孔加工及刀具设计与应用
四、内排屑深孔钻
(十一)切削参数的选用 (十二)压力和流量 (十三)深孔加工常出的问题、原因和改进措施 (十四)操作者操作中注意事项 (十五)套料钻
(一)内排屑深孔钻总体结构分析介绍
1.总体结构分析 （1）小直径焊接式刀片（见图 8）：一般在 φ 12~φ 30~φ 65， 优点： a.适用小孔径φ 30以下 b.制造精度高，刀头外径控制 在h7 c.制造简单 缺点： a.刀片直径不能调整 SANDVIK从φ 12.6~φ 65
钻套与机床主轴及工件的中心应对中，并应有严格 要求其跳动量不应大于0.02mm，如下图：
新的导套孔最好控制在比钻头大于0.005最佳，如果 旧导套孔大于钻头0.02时，则应更换导套孔，这样才能 获得最佳的加工效果。
（十）机床和刀具旋转的选用
最佳选择是钻头和工件为相反进行旋转，如以下各图：
a.最佳的直线度是有相 对旋转得到的，如钻 头和工件以相反的方 向进行旋转。
(六)材质的选用
a.一般钢材常选用：国际标准P类：P10-P20即YT15、 YT14等 b.不锈钢常选M类M15，即YW2A和K类YG813
C.钛合金常选K类
d.可转位刀片一般按样本YG8推荐材料选用
(七)内排屑深孔钻与钻杆外径及内孔之间的关系
深孔钻杆承受较大的切削力和压力，应选用强度较 好的含合金钢或结构钢，热处理后硬度为38~45HRC或 48~52HRC以提高强度与抗振性。在设计条件允许时应尽 量加大钻杆外径尺寸和减小内径尺寸，这时可提高钻尖 的强度与耐磨性，以适应高速、大进给钻削。 如钻头直径为D时，钻杆外径Ds=（0.9~0.95）D, 钻杆内径ds=（0.6~0.7）D; Ds/ds=1.4~1.9
(四)导条的形状
高精度深长孔加工方法
学院: 机械工程学院专业班级: 学号: 姓名:高精度深长孔的精密加工一、历史背景枪钻与内排屑深孔钻两种加工孔的刀具分别出现于20世纪30年代初和40年代初的欧洲兵工厂，这并非历史的偶然。
其主要历史背景是：一次世界大战（1914〜1918年）首次使战争扩大到世界规模。
帝国主义列强为瓜分殖民地而需要大量现代化的枪炮（特别是枪械和小口径火炮的需求量极大）。
而继续使用传统的扁钻、麻花钻、单刃炮钻，已经完全不能满足大量生产新式武器的要求，迫切需要进行根本性的技术更新。
于是高精度深长孔的制造就成为了一个摆在制造者面前的一个首要问题，并且一直延续到了现今。
第一次世界大战中的火炮二、传统加工工艺及存在的问题在现代机械加工中，也经常会遇到一些深孔的加工，例如长径比(L/D)≥10，精度要求高，内孔粗糙度一般为Ra0.4～0.8的典型深孔零件，过去我们采用的传统工艺路线一般是：钻孔(加长标准麻花钻)→扩孔(双刃镗扩孔刀)→铰孔(标准六刃铰刀)→研磨此工艺虽可达到精度要求，但也存在诸多缺点，特别是在最初工序采用加长麻花钻钻孔时，切削刃越靠近中心，前脚就越大。
若钻头刚性差，则震动更大，表面形状误差难以控制，加工后孔的直线度误差，钻头易产生不均匀的磨损等现象，生产效率和产品合格率低，而且研磨抛光时，工作环境比较脏，由于钻孔工序的缺点，而带来的影响难以在后面的工序中克服，形状误差不能得以修正，因此加工质量差。
传统深孔的加工流程三、工艺路线与刀具的改进本着提高生产效率提高产品合格率的原则，结合深孔加工的一些特性，对加工工艺及刀具进行了改进，改进后的工艺路线是：钻孔(BTA钻)→扩孔(BTA扩)→铰孔(单刃铰刀)→研磨1、钻孔与扩孔刀具及工艺的改进单管内排屑深孔钻的由来单管内排屑深孔钻产生于枪钻之后。
其历史背景是:枪钻的发明，使小深孔加工中自动冷却润滑排屑和自导向问题获得了满意的解决，但由于存在钻头与钻杆难于快速拆装更换和钻杆刚性不足、进给量受到严格限制等先天缺陷，而不适用于较大直径深孔的加工。
深孔加工名词解释
深孔加工名词解释1. 引言深孔加工是一种高精度、高效率的加工方法，广泛应用于航空航天、汽车、模具、兵器等领域。
本文将对深孔加工相关的名词进行解释，包括深孔加工的定义、工艺流程、设备和刀具等。
2. 深孔加工的定义深孔加工是指在工件中钻制或铰制直径较大、长度较长的孔。
它可以用于制造各种形状的内腔，如圆柱形孔、锥形孔和棒状腔等。
深孔加工通常要求高精度和高表面质量，因此需要采用特殊的设备和刀具。
3. 深孔加工的工艺流程深孔加工的一般流程包括：准备工作、装夹定位、切削与冷却以及检测与修整。
3.1 准备工作准备工作主要包括确定零件尺寸和材料要求，选择合适的刀具和设备，并进行必要的前处理操作，如清洗和除油。
3.2 装夹定位装夹定位是确保工件在加工过程中保持稳定的关键步骤。
常用的装夹方式有机械夹紧和液压夹紧，根据工件形状和尺寸选择合适的装夹方式。
3.3 切削与冷却切削与冷却是深孔加工的核心步骤。
通常采用钻床、深孔钻床或镗床等设备进行切削操作，通过旋转刀具进行金属材料的切削。
同时，需要注入冷却液来降低温度、减少摩擦和延长刀具寿命。
3.4 检测与修整检测与修整是为了保证加工质量和精度的重要环节。
通过测量工件尺寸、表面质量和形状等参数，对加工过程中可能出现的误差进行检测，并采取相应措施进行修整。
4. 深孔加工设备深孔加工需要使用专门设计的设备来完成高精度、高效率的加工任务。
4.1 钻床钻床是最常用的深孔加工设备之一，它通过旋转刀具进行切削。
钻床通常包括主轴、进给机构和冷却系统等组成部分，可以实现对工件的径向和轴向移动。
4.2 深孔钻床深孔钻床是专门用于深孔加工的设备，它具有较大的加工深度和高精度。
深孔钻床通常采用液压或机械方式进行装夹定位，通过旋转刀具进行切削操作。
4.3 镗床镗床是一种用于加工大尺寸孔的设备，可以实现高精度的加工。
镗床通常采用多刃刀具进行切削，并通过进给机构实现对工件的轴向移动。
5. 深孔加工刀具深孔加工需要使用特殊设计的刀具来适应长孔、细孔和复杂形状等特殊要求。
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毛坯中心套出一根芯棒的方法。如下图2，图3
图2：高速钢钻头工作状态
图3：可转位套料钻
（二）按其运动形式可分为：
（1）工件旋转，刀具作进给运动（这类深孔钻机床约 占深孔钻机床中的90%以上）
（2）工件不动，刀具旋转又作进给运动（这类机床适 合加工方箱类工件）
深孔加工 及其刀具设计与应用
深孔加工及其刀具设计与应用
一、什么是深孔 二、深孔加工的特点 三、深孔加工的类型 四、内排屑深孔钻 五、半精加工、精加工的浮动镗
一、什么是深孔
深孔是以钻孔深度与钻头直径之比来定义的。 早些年代一般以钻孔深度与钻头直径之比大于5倍为 深孔。近些年代又以孔深与孔径之比大于10倍时为深孔， 这是应为深孔加工应能满足以下条件： a.钻头加工必须要一钻到底中途不能退刀。 b.冷却液能顺利的流到钻头切削区中（内冷）。 c.应能使冷却液及切屑顺利排出（有一定的流量压力）。 在加工中应能满足上述条件才可称为深孔加工。
（3）工件旋转，刀具也做相反方向旋转及进给运动 （4）工件做旋转与进给运动，这种形式几乎采用不多。
（三）按排屑方式可分为： （4
图4：外排屑深孔钻
（2）内排屑：外冷内排屑切削液通过输油器供给，是通 过已钻过孔和钻杆外部之间的间隙供给，同时切削液携 带切屑通过钻杆内孔排出。这时切削液流速很高，切屑 无障碍排出，钻杆外径无需有排屑槽，圆形截面。这时 内排屑深孔钻有以下特点：
图6：双管钻、喷吸钻
b.双管钻-喷吸钻，是内排屑钻头先进结构。钻孔表面粗糙度可获得Ra0.8，精度 达H9~H8。有内外钻管，切削油由内外钻杆之间的间隙通过，再由钻头小油孔 排出，进入切削处，再经过内管内孔，切削液将切屑携带排出，由于内管尾
部有数个月牙槽形成压力将切屑抽出，故获得理想加工效果。
单管钻尾部
（3）合理导向 这里所指的导向是： 导向套：它是固定在机床上，作用是扶持刀具与机床主
轴的同心 导向孔：对小批量生产临时措施
导向对深孔加工刀具是及其重要，它主要作用：
a.可防止孔的偏斜 b.保证孔的精度 c.保证入口时刀具的稳定性 d.确保刀具寿命
图a：专用设备，批量生产
图b：单件生产，小批量生产
综上所述：在深孔加工技术中，一个企业能 否合理应用它，不仅取决于刀具结构本身，尚需 有上述条件合理的解决和具备才可得到预想的加 工效果。
三、深孔加工类型
深孔加工过程复杂，形式较多，一般有下列几种： （一）按其所用刀具可分为： （1）实心钻孔法：毛坯无孔，用切削加工出孔的方法
（外排屑和内排屑） （2）扩孔法：在无孔的基础上，将孔扩大，提高孔的
（2）切削热不易传散： 必须使用有效的冷却方式。一般 切削过程中80%的切削热被切屑带走，而深孔加工刀具 本身占的比例很大，易过热，扩散迟，当刀具切削温度 达到400℃时，如不采取特殊措施冷却，再当温度达 600℃时，如还用一般高速钢材料这时刀具硬度将下降 30(HRC),因此，深孔加工刀具必须采用优质高速钢及硬 质合金制作，否则刀具寿命过低，甚至无法使用。这也 是深孔刀具必须采用硬质合金的主要原因。
二、深孔加工特点
深孔钻削、扩削、镗削等与普通车、铣削加工不同， 其刀具进入工件时它是半封闭式加工，因此受到诸多条 件的限制，深孔加工不利因素较多，因此，在设计及使 用刀具时应重视如下因素： （1）无法观察到刀具切削情况 ： 因此目前多数企业仍 是旧的深孔加工机床，暂时凭工人经验,工人经验有以 下几点： a.操作者经验判断 b.听声音 c.看切屑的变化、形状、排出等情况 d.新设备可观察机床负荷、压力表的变化，判断刀具磨 损等 e.即使在加工中心及普通车床上改装应用一般也不具备 机床负荷、压力表等装置
（3）排屑困难：由于孔深，切屑经过路线长，如遇到阻 塞，刀具很容易崩刃，为顺利排屑就要求良好断屑，减 少切屑容屑系数，孔越深，这个问题越严重。因此，必 须妥善解决。
（4）被加工孔偏斜：因受孔径的限制，往往不可能有足 够刚性的钻杆，钻杆细而长钻出的孔不可避免产生偏斜。 钻杆长，刚性差，易产生振动等因素影响着加工质 量，影响着生产效率，因此必须选用合适的切削用量， 以弥补刀杆刚性差的条件确保平稳切削。
四、内排屑深孔钻
(十一)切削参数的选用 (十二)压力和流量 (十三)深孔加工常出的问题、原因和改进措施 (十四)操作者操作中注意事项 (十五)套料钻
(一)内排屑深孔钻总体结构分析介绍
1.总体结构分析 （1）小直径焊接式刀片（见图
a.生产效率高 b.刚性好 c.抗震性强 d.切削液量多 内排屑单管钻大体又分二大类：
a.单管钻—BTA，见图5 b.双管钻—喷吸钻，见图6
图5：单管钻 BTA a.单管钻-BTA，是高生产率钻孔，钻孔首选，钻削系统原理是外冷
内排屑，切削液是通过输油器供进，在通过钻孔和钻管外部之间 供给，同时切削液携带切屑通过钻杆内孔排出。切削液流速很高， 切屑无障碍排出，钻管外径无需排屑槽，圆形截面，故生产效率 一般比槽钻高5倍。
由深孔加工存在上述特点，因此，在深孔加工技术 中必须解决好以下几个特殊问题： （1）切屑处理问题
在钻削过程中必须保证切屑不断从工件孔中心顺利 排出。否则深孔加工很难实现。因此不同钻削方式断屑 要求有严格不同。 （2）合理的冷却润滑 冷却润滑液在深孔加工中的作用如下： a.迅速将切屑排出 b.降低切削温度使刀具保持正常切削，使刀片始终保持 冷却状态 c.冷却液还应有一定的流量和压力，使切屑顺利排出
双管钻尾部
四、内排屑深孔钻
(一)内排屑深孔钻总体结构分析介绍 (二)切削刀片的分布及参数确定 (三)断屑槽形的设计 (四)导条的形状 (五)导条的位置
四、内排屑深孔钻
(六)材质的选用 (七)内排屑深孔钻与钻杆外径及内孔之间的关系 (八)钻头导套的设计与制造 (九)钻头与主轴的对中 (十)机床和刀具旋转的选用