DF深孔钻削技术及其负压抽屑系统
深孔
钻
削技
术及其负压抽屑
系统
太原机械学院工
艺研究所汪志
明米志德王峻
提要】本文概述了!
钻削技术的优点简
要
阐述了!
深
孔钻负
压抽屑作
用的机理介绍了影响
负压抽屑效果
的实验数据和规律对
于!
钻削
技术
的推广应用有参
考价值
钻削技术的
优点
单
管内排屑
喷吸钻#通
称
系
统∃是
在继承
%&∋#
单管内
排屑深孔钻∃和双
管喷吸钻
二者
优点
的基础上
研制出来的一
种深孔钻削技术
系统的工作原理是(
系统供
给的冷却
润滑液
经流量
控制阀分
流一
部分经切
削通道
输人切削
区
这
部分流量称切
削区
流量)
它的
作用
是冷却
钻
头润滑切
削刃
和导
向块并把切屑
带人
排屑通道
排
出+
另一
部分经
负压通道及
负压
装置锥形喷
嘴#见图
,∃
高速射人
排屑通
道这一部分
流量
称为
负压通道
流量)
它的作
用是与排屑通道
中的
冷却润滑
液进
行能量
转换获
得局
部负压
区实
现负压抽屑切削
区至
负压喷口之
间的
钻杆内
通道为前
排屑通道+
负压
喷口之
后的
通道为
后排屑通道试用证
明负
压抽
屑可靠装置
结构紧凑造
价低
易于制造与推∃
该装置
已经成功地
用于孔径为−
.,
./.0
毫米长径
比为12
以
上的
高效精密深孔
加工取得
了
良好的效
果
实践证明
深孔钻削
技术与
枪钻
比较其
钻
杆刚
性好可换
用不同
钻头
内排屑
性能好
钻
杆质心与钻
杆回
转轴心一致
进油
在孔壁与
钻杆之间
起到减振作
用
所以钻削
加工
质量好但
应指出孔
径1
毫米以下的
深孔钻头在
制造
和刃
磨上均比
枪钻困难故建议孔径1
毫米以下的深孔加工仍以
采
用枪
钻为宜
钻削与%&∋
钻削系统
比较
在加工孔
径,2
毫米以卜深孔
时因有
负压
抽屑而
有优越性与喷吸钻
比
较则其
完全具
备喷吸
钻的
优点而
避免了
采用双
管专用钻杆以及由此造成内
排屑孔径
减小的缺点
钻削
技术的负
压抽屑
系统
.
负压
抽屑
机理
取切削区排屑通道人口至
负压喷口之
间的
单元流
体为研究对
象如图/
所示在无
负压效应的
情况
下能量
方程为(
4
5
十∀二
46义7
8
‘二
止
取9
仪:5
;58
二十
止幼牛8
<#=∃
腮
心
式中(5∗5?一≅Α
截面处的比
位能+
4
氏一≅Α
截面处
的平均压力+
77
一≅Α
截面
上的平均
流速+
,,一≅Α
截面处的动能
修正系
数+
图卜
深孔
钻削系统
.
一切削区+
,
一工件+/
一
前排屑通道+Β
一
输油头+Χ一
负压装
置二0
一
负压喷口
、7
二7
二7
又
#
=∃
式得(
乙Δ
Ε
‘户一
冷却润滑液
密度+
<
厂沿程能量损
失水头
对干我们
研究的对象5;5
因是
紊流流动取(
一
气二=
则从
4
一9;=∃
6
当存
在负压效应时#=∃
式为(
尸
丫尸
58
一二8∀二
一Γ
;5
46
落#,∃
尸
8
一一二
46
8<
乙#/∃
7
飞”7;7乙助
涸
图/
一
前排屑通道
图,
一负压装置锥形喷嘴结构卜
排屑通道人口
+
,
一负压喷口
我们
研制成功的可用于高
速钻削孔径0
毫米以Φ
深孔的通用
型可调
式高效负
压抽屑装置
经长
期生产同理Ι
,∗二5(
二(
;=
如
设沿程能量损失受负压效应的
影响不大即
<’ϑ
;
玩则
从#/∃式
得(
4一4
一
奥。#
5:
△:
8
△:,∃
十96
#Β∃
式中
△7为存在
负压效应时
负压
区流速
的
增量即
∋7
;7一7
由
式#,∃与式
#Β∃比较可
知由于
负压抽屑
作用使前排
屑通道压
差增大其
增量产生的
抽吸力
直接作
用在切屑匕表现为主动
抽屑
提高了
排屑
能
力
在
试验中还发现切削区
压力4
也受
负压抽屑
作
用的影响
而下降由式#Β∃减式#,∃
得(
△9;
△9一2Χ户#
57△:8
△:,∃#
Χ∃
式中△9;9
一9+
△9;9
一4
因仓Μ9#,:
乙:十么:5∃恒为正遁
所以
表现为
主动抽屑而△4表现为
提高了切削区的动
载能
力
,
影响
负压抽屑效果的主要
参数
由以卜分
析可
知负压区压力越
低#即
负压效应
越好∃则
负压
抽屑效果
越好而
负压值的
提高
只
能
通过
提高负压射流的能量及
其转换率来实现
根据流
体力
学理论
负压
装置锥形
喷嘴
负压射流具
有的动量
取其轴向分量
和径向分
量,
分
别为(
9
,。(
冗Ο占
户
气)
二
兀口占#0∃
≅Π‘
Δ#Θ∃
。。)
二
兀沥Μ
ΓΡ王
Δ#
1∃
式中)
为
负压通道
流量+Ο
为
负压
喷口直
径+
占为
负压喷
嘴锥环
通道
间隙+Δ
为
负压喷嘴喷
射角+
气
为
负压喷口处的动量修正
系数
由式#0∃
一#1∃可知
负
压通
道流量)
间
隙Σ
和喷射角Δ
直
接影响射流动量及
其分
量由
流体力
学能量转
换理
论分析
轴向分
量
影响
转换
能量
大小径向分量,
影响能量的
转换率通过正
交设
计试验表
明(
间隙占对负压
效应
的
影响最大+
其
次是喷
射角Δ+
流量)的
影响最小
分述如下(
间隙占
对负
压效
应的
影响(
若在Δ
与)
选定的
情况下占较大射
流速度较
低射流动量及
其轴向
和径
向分量均较小此
时负
压区
压力4
较高随着
间隙占
取值的
减小Ν,
增大#即射
流转换能量
及能
量的
转换率增
加∃
负
压区
压力4
减小4
与占
的
减小变
化量的比率#△4Κ△
司增大当占的
取值
小于某
值#即,
大于
某值∃
时因射
流的
能量损
失
对
负压效应的
影响增大
比
率#
△
4
Κ△
司
减小直
到为零时负
压区
压力最
低负压效应最
佳可认为此时的占取
值最为合理
由
试验结
果经回归
分析得负压区压力
与间隙的关
系为对
数函数#4
二∋8%=6
Σ
十∗.
才的
在实际使用
时间隙乡可在2,一2Β
毫米
内取
值钻孔
直径大
时取大值反之则
取小值
喷射角Δ
对负
压效应的
影响(
当
间隙占与通
道
流量)
选定
时即
射流能量一
定则负
压效
应主要
取决于
轴向
和径向分量的大
小由
式#Θ∃
和式
#1∃可
知喷射角Δ
增大
减小+
增大这使
流体所能获
得的
轴向分量
较少
而径向
分量
较大流体
的
能量
损失大负压
效应不
好+
但当Δ
小于
某一
值
时又
会因
径向分
量,
太
小而
使两
通道内的
冷却
润
滑液在能
量转换区
内得不到能
量的充分转换反
而不
利于
负压效应的
提高经对喷射角Δ
进行多
水平试
验Δ
值取.Χ
一/2
时负压效应最佳
负压通道
流量)对
负压效应的
影响(
由
式
#0∃可知)
取值很小即
使间隙占取
值也很小
则由
于射流没有足
够的能量与
前排屑
通道中的
润滑液
进行能量
转换负压效应也不会好随着)取值的
增大
负压效
应随之
提高+
但射流能量的
损失及后
排
屑通道
中的压力损失
也相应增加当)的
取值大
于
某值时能量
损失
严重负压
效应反而下降
经对
多
种钻孔
直径进行分流比Τ#)Κ)∗∃
的取值试验按
前
排屑
通道中
润滑
液的
流速为切削
速度的Β一
0
倍来
选择流量)
时取分流比Τ
;=Κ
,一,Κ/
由
此确
定负压通道流量)
较为合
理
/
负压抽屑
效果
我
们进行了直
径为1.,.0
毫米的钻孔
排屑
试验
试验中将刀
具几
何参数及切削用量
进行匹
配
得到了具有代
表性的
各种切屑
状态钻削直
径为
.,
毫米取)
为,Χ
升Κ
分)
为.Χ
升Κ
分时
对于
各种形
态的切屑
其排屑
载荷几及其波动
值△几
列于下
表中
无负压抽吸及负压效
应取最佳值时
的排
屑效果
不同的钻削
情况况排屑
载荷及.
“
缠绕带状状
皱折
带状
小≅
形
波动Υ4肥麟
无负压抽
吸的4.ΩΧΧ.122.Θ.ΧΧ
排屑效果果
△4.>/2石>,乃2>.2
负压效应最佳
时4.ΘΧ.022.Χ2.ΒΧΧ
排屑效果果
八42Β2,,22
试验结
果表明负
压抽屑
效果好
在试验钻削
直
径为.0
毫米的孔
时曾得到
螺卷状切屑螺卷外
径
大于.
毫米
而排屑通道
直径只有Ω
毫米但在负
压
和切削区
冷却
润滑液的共同
作用下
切屑被强制
拉
长推吸入
排屑通
道从而
得以
顺利
排屑由此可
见负
压抽吸排屑能
充分发
挥作用为
其它
方式所无
法
取代
达风数控 DF-200T DF-300T 车床数控系统 用户手册
DF-200T/DF-300T 车床数控系统 用 户 手 册 南京达风数控技术有限公司 （第六版） 严谨地做好产品的每个细节 积极敏锐地跟踪先进技术 热诚有效地服务于每个客户 南京达风数控技术有限公司 公司地址：南京市江宁区科宁路789号 公司网址： 技术服务：151****1245,152****6577 DF-200T/DF-300T 用户使用手册 南京达风数控技术
1 第一章 概述··················································································································9 第二章 编程篇············································································································13 2.1 编程概要·······································································································13 2.1.1 轴定义································································································13 2.1.2 机械零点·····························································································13 2.1.3 工件坐标系设定·················································································13 2.1.4 直径指定和半径指定·········································································17 2.1.5 坐标单位及范围·················································································17 2.1.6 编程坐标值·························································································18 2.1.7 初态，模态·························································································19 2.1.8 插补功能·····························································································19 2.1.9 进给功能·····························································································20 2.1.10 切削速度—主轴功能·······································································21 2.1.11 各种加工时选用的刀具——刀具功能············································21 2.1.12 各种功能操作指令——辅助功能···················································22 2.1.13 刀具补偿功能···················································································22 2.2 G功能·············································································································22 2.2.1 定位（G00）······················································································24 2.2.2 直线插补（G01）··············································································25 2.2.3 倒角功能·····························································································26 2.2.4 圆弧插补（G02，G03）···································································28 2.2.5 暂停或准停（G04）··········································································31 2.2.6 准停定位（G09）··············································································32 2.2.7 自动返回机械零点（G28）······························································32 2.2.8 自动返回程序零点（G26）······························································33 2.2.9 跳段功能（G31）··············································································33 2.2.10单刀螺纹（G32）·············································································34 2.2.11 刚性攻丝（G33）············································································36 2.2.12 变螺距螺纹切削（G34）································································37 2.2.13端面螺纹（G35）·············································································37 2.2.14 螺纹切削单一循环（G92）····························································38 2.2.15 复合型螺纹切削循环（G76）························································42 2.2.16 公制螺纹切削复合循环（G86）····················································45 DF-200T/DF-300T 用户使用手册 南京达风数控技术
第九章--钻削加工
第九章 钻削加工
钻床是加工内孔的机床，是用钻头在实体材料上加工孔,主要用于加工外形复杂，没有对称旋转轴线的工件，如杠杆、盖板、箱体、机架等零件上的单孔或孔系。钻孔属粗加工。
·钻削加工的工艺特点
（1）钻头在半封闭的状态下进行切削的，切削量大，排屑困难。
（2）摩擦严重，产生热量多，散热困难。
（3）转速高、切削温度高，致使钻头磨损严重。
（4）挤压严重，所需切削力大，容易产生孔壁的冷作硬化。
（5）钻头细而悬伸长，加工时容易产生弯曲和振动。
（6钻孔精度低，尺寸精度为IT13～IT10，表面粗糙度Ra为12.5～6.3μm。
·钻削加工的工艺范围
钻削加工的工艺范围较广，在钻床上采用不同的刀具，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪埋头孔和锪凸台端面等，如图所示。在钻床上钻孔精度低，但也可通过钻孔----扩孔----铰孔加工出精度要求很高的孔（IT6～IT8，表面粗糙度为1.6～0.4μm），还可以利用夹具加工有位置要求的孔系。
在钻床上加工时，工件固定不动，刀具作旋转运动（主运动）的同时沿轴向移动（进给运动）。
第一节 钻 床
钻床的主要类型有：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、铣钻床和中心孔钻床等。钻床的主参数一般为最大钻孔直径。
一、立式钻床
立式钻床是钻床中应用较广的一种，其特点是主轴轴线垂直布置，且位置固定，需调整工件位置，使被加工孔中心线对准刀具的旋转中心线。由刀具旋转实现主运动，同时沿轴向移动作进给运动。因此，立式钻床操作不便，生产率不高。适用于单件小批生产中加工中小型零件。
·立式钻床的传动原理
主运动:单速电动机经齿轮分级变速机构传动；主轴旋转方向的变换，靠电动机正反转实现
进给运动:主轴随同主轴套筒在主轴箱中作直线移动。进给量用主轴每转一转时，主轴的轴向移动量来表示
二、台钻
台式钻床简称台钻，其实质上是一种加工小孔的立式钻床，结构简单小巧，使用灵活方便，适于加工小型零件上的小孔。钻孔直径一般小于15mm。
钻头与钻削研究的历史、现状与发展趋势
钻头与钻削讨论的历史、现状与进展趋势
人类认得和使用钻头的历史可以上溯到史前时代。燧人氏“钻木取火”所使用的石钻，可以看作最原始的钻头。现代工业加工中广泛使用的麻花钻（俗称钻头），是一种形状多而杂的实工件孔加工刀具，诞生于一百多年前。现在，全世界每年消耗的各类钻头数以亿计。据统计，在美国的汽车制造业，机械加工中钻孔工序的比重约占50%；而在飞机制造业，钻孔工序所占的比重则更高。尽管钻头的使用如此广泛，但众所周知，钻削加工也是最多而杂的机械加工方法之一。正由于如此，人们一直致力于钻头的改进和钻削过程的讨论。本文依据所能得到的英文文献资料，对两沟槽麻花钻的有关技术问题及钻削讨论的历史、现状和进展趋势进行综述。
1.讨论的重要领域和技术问题
近几十年来，人们关于钻头和钻削的讨论除了钻头制作材料的改进以外，重要集中在以下五个方面：
①钻头数学模型和几何设计讨论：包括螺旋沟槽、后刀面、主刃和横刃数学模型的建立，横向截形与钻尖结构参数的优化，切削角度（分布）的计算与掌控，钻头结构的静态和动态特性分析，钻尖几何形状与切削和排屑性能关系的讨论。
②钻头制造方法讨论：包括钻头几何参数与后刀面刃磨参数之间关系的建立与优化，钻头制造精度和刃磨质量的评价与制造误差的测控，钻头螺旋沟槽加工工具截形的设计计算，钻头加工设备特别是数控磨床与加工软件的开发等。
③钻削过程与钻削质量讨论：包括影响钻削过程的各种因素及显现的各种物理现象的分析、建模与监控（如钻削力、切削刃应力和温度分布的测量、建模和预报）；钻头磨损、破损机理与钻头寿命的讨论；钻头的变形、偏斜、入钻时的打滑和钻尖摇摆现象的讨论；钻削工艺（如振动钻削、高速钻削、深孔钻削、钻削过程的稳定性等）与钻削质量（孔的位置精度、直线度、表面粗糙度、圆柱度、直径、孔口毛刺等）的讨论。
④钻削机理与各种高性能钻头（如群钻、枪钻、干切削钻头、微孔、深孔钻头、长钻头、可转位钻头、合成材料加工用钻头、木工钻头、多螺旋槽钻头等）的讨论。
浅谈钛合金的深孔钻削加工工艺
浅谈钛合金的深孔钻削加工工艺
刘永平 （宁夏东方钽业股份有限公司 银川 ７５３０００） 工业技术
摘要：钛合金是一种应用广泛的高温合金，主要应用于测井仪器的保护外壳的制造，所以，钛合金的加工工艺对钛合金制品的质量具有 直接影响，其中就涉及到了对钛合金进行切削加工，尤其是深孔钻削的；￣－ｒ－ｒ艺，而且深孔钻削的加工性如何决定了钛合金的应用范围。 本文通过对钛合金深孔钻削加工时存在的问题进行讨论，并以此为基础深入探讨了钛合金的深孔钻削加工工艺。 关键词：钛合金 深孔钻削 加工工艺 中图分类号：ＴＨ７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—３７９１（２０ｔ２）Ｏｌ（ａ）一０１０２—０１
１钛合金深孔钻削加工时存在的问题
在对钛合金进行深孔钻削加工时，由
于这种加工工业需要在半封闭的情况下才
能够进行，所以在加工时不能能对钻削的
状况进行观察，同时，由于热量不能及时传
散，对钛合金的切削效果产生直接影响，主
要存在以下四个方面的问题。
第一，在进行深孔加工时，加工系统会
出现冷却、排屑等问题，这都是由深孔加工
工艺自身的特性决定的。
第二，在对钛合金进行深孔时，刀具内
部会产生大量的切屑，这也是深孔钻削加
工存在的问题之一。
第三，钛合金的深孔钻削加工，需要保
证在较高的温度中进行，这就导致刀具的
磨损程度加重，主要有粘结磨损和扩散磨
损等，在很大程度上缩短了刀具的使用时
间，降低了刀具的耐久性。
第四，深孔钻削还存在着导向的问题，
这是因为深孔具有较大的长径比，而且对
钻杆的长度和粗细程度也有要求，如果较
细，则容易产生振动先下个，使得钻孔的导
向出现偏斜现象，进而对整个工艺效果都
有直接影响，所以深孔钻削加工的导向问
题也是急需解决的问题之一。
２钛合金的深孔钻削加工工艺
对钛合金进行深孔钻削加工时，主要
有以下六个步骤。
第一，选择适当的深孔钻削加工系统。 如果进行钛合金钻孔的孔径小于３０ｒａｍ，那
枪钻和深孔钻的区别【一文搞懂】
首先简述一下深孔钻。深孔钻是一款专门用于加工深孔的钻头，其可分为外排屑和内排屑两类。在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻削时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑问题。深孔钻按排屑方式分为外排屑和内排屑两类。外排屑的有枪钻、深孔扁钻和深孔麻花钻等;内排屑的因所用的加工系统不同，分BTA深孔钻、喷射钻和DF深孔钻3种。
深孔钻分为枪钻、单管钻、喷吸钻，所以，枪钻属于深孔钻的一员。
深孔钻：
1、属于外排屑专用深孔加工刀具。v型角为160°。
2、深孔钻系统专用。
3、冷却及排屑方式为脉冲式高压雾装冷却。
4、有普通硬质合金及涂层刀头两类。
而枪钻属于外排屑专用深孔加工刀具。v型角为120°。枪钻是一种有效的深孔加工刀具，其加工范围很广，从模具钢材,玻璃纤维、特氟龙(Teflon)等塑料到高强度合金(如P20和铬镍铁合金)的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求较严的深孔加工中，枪钻可保证孔的尺寸精度、位置精度和直线度。
要想使枪钻加工深孔时能够达到满意的效果，必须熟练掌握枪钻系统的性能(包括刀具、机床、夹具、附件、工件、控制单元、冷却液和操作程序)。操作者的技术水平也很重要。根据工件的结构及工件材料的硬度以及深孔加工机床的工作情况和质量要求，选择适当的切削速度、进给量、刀具几何参数、硬质合金牌号和冷却液参数，才能获得优异的加工性能。
枪钻：
1、属于外排屑专用深孔加工刀具。v型角为120°。
2、枪钻专用机床使用。
简易深孔钻床的改造
Ｆ 备与维簪 ｑｕｉｇｍｅｎｔ ａｎｄ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ
简易深孔钻床的改造
湖北三环汽车方向机有限公司 （咸宁４３７０００） 戴雄周波胡开林
我公司是生产汽车转向器的专业厂家，该简易
深孔钻床的改造是用于加工铸件壳体，其钻孔直径
小于 ２０ｍｍ，钻孔深度小于５００ｍｍ，原加工方案
为加长麻花钻两面加工后一面铆接封闭，加工效率
低，加工尺寸不稳定。
１．改造方案
改造的外排屑式深孔钻床选用切削液作为压力
介质，散热效果好，不需要冷却系统，只需要设计
改造机床床身和压力系统两大部分，压力系统主要
有液压站和进回油管路等，大大降低了改造成本。
改造结构示意图如图１所示。
图１改造结构示意图 １．回转接头２．液压站３．回油系统４．工装夹具５．导向座 ６．枪钻７．枪钻连接座８压｝式车床
２．机床床身的设计改造
深孔钻床床身的改造对机床的精度要求不高，
可以在卧式车床的基础上进行改装。在不改变原卧
式车床的机加工性能前提下，只需要将车床的小滑
板拆除，将工作台固定在中滑板上，再安装上工装
夹具。原机床主轴的旋转运动和进给运动机构不
变，增加一套压力系统，改装后的深孔钻拆除了液
８２ 参磊 籼工 拦县圭 董
压站、工作台和枪钻连接座后，就可以恢复成卧式
车床使用。经济效益明显。
根据加工要求选择车床型号，选择的依据主要
取决于最大钻孔直径、最大工件外径及最大钻孔深
度三个方面。其中最大钻孔直径决定深孔钻的功
率，最大工件外径决定了改造卧式车床的回转直径
大小，而最大钻孔深度决定了机床的床身长度。因
此，在改造前应根据深孔钻的最大参数进行计算。
（１）使用枪钻加工壳体时的切削性能优于麻
花钻，所以可用麻花钻的功率计算公式近似计算 Ａｒ＿２９９Ｄ，。
式中，Ｎ为切削轴向力（Ｎ）；Ｄ为钻头直径
（ｍｍ）；，为进给量（ｍｍ／ｒ）。 Ｍ＝０．３０４Ｄａｆ。・
式中，Ｍ为切削扭矩（Ｎ・ｍ）；Ｄ为钻头直径
（ｍｍ）；，为进给量（ｍｍ／ｒ）。
《深孔钻削概述及振动深孔钻削》—三位书喵
I《深孔钻削概述及振动深孔钻削》
——三位书喵目录
I目录
1.深孔钻削.............................................................................................................................1
1.1深孔钻削背景及意义..............................................................................................1
1.2核电管板加工的常用方法......................................................................................2
1.3核电管板加工中存在的问题..................................................................................2
1.4深孔加工技术发展与现状......................................................................................4
1.4.1深孔加工技术起源与发展...........................................................................4
1.4.2国内外深孔加工技术的研究现状..............................................................6
2BTA深孔振动钻削实验台开发设计................................................................................8
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
AnalysisofDeepHoleProcessTechnology
LiuJun,LiuBo,LiJialu
(HarbinBoilerCo.Ltd.,Harbin150046,China)Abstract:Deepholeprocesstechnology,isintrodnadandfourkindsofdrillmethodsarecompared,specialintroduceslisttubedrillapplicationintheproduction,themeritandshortcomingofthedevoiraiguillesandimportaiguilles.Thereistheleadingmeaningtodeephoreprocesses.Keywords:deepholedril;ldril;lefficiency;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.62008年11月BOILERMANUFACTURINGNov.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、BTA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)
A02_828D铣削编程简明教程_05-孔类加工循环
孔类加工循环SINUMERIK 828D铣削编程简明教程5Contents1.钻削循环 ............................................................................................................................ 31.1钻中心孔（CYCLE81） ............................................................................................... 31.2浅孔钻削（CYCLE82） ............................................................................................... 51.3铰孔（CYCLE85） ...................................................................................................... 61.4深孔钻削（CYCLE83） ............................................................................................... 71.5精镗孔（CYCLE86） ................................................................................................. 101.6攻丝（CYCLE84和CYCLE840） .............................................................................. 112.作者信息 .......................................................................................................................... 131.钻削循环1.1钻中心孔（CYCLE81）钻中心孔是在钻削加工中比较常见的加工工序。为了保证在钻孔过程中孔的位置精度比较高，通常需要在钻孔之前安排一个钻削预定位孔的工序。尤其在深孔钻削之前，为了防止钻头引偏尤为重要。钻中心孔所用的刀具一般是钻尖角为90度的定心钻。PL：选择加工平面。通常这里都选择为G17（XY）。在一般的立式或者卧式铣床上进行钻削加工都要选择G17平面。即使是在车床的端面上进行钻孔，只要钻削加工的刀具轴线与机床的Z轴平行，就必须选择G17平面。RP：钻孔完成之后刀具轴的定位高度。SC：安全间隙。相对于钻孔平面的距离。Z0：孔上表面的绝对坐标。这里的“单独位置”意味着当前的钻孔循环为非模态调用，即钻孔动作只在当前平面的当前位置上有效。生成的代码形式为：CYCLE81(100,0,1,,25,0.6,0,1,11)。如果将“单独位置”切换为“位置模式”，则在当前的位置上并不执行钻孔的动作，而是当刀具定位到后面——包含运动坐标的位置上，才会执行钻孔的动作。同时，生成的代码格式为：MCALL CYCLE81(100,0,1,,25,0.6,0,1,11)，在CYCLE81之前多出一个MCALL指令，这个“MCALL”代码表示钻孔循环进入模态调用的方式。因此，只有在进入模态之后的坐标位置才可以成为钻孔的位置。此时，如果没有在单独的程序行里写入不带任何参数的“MCALL”指令取消当前的模态，只要在后续的程序段中编写了坐标位置，那么机床运动到该位置后，仍然会继续执行当模式的钻孔动作。对于钻孔的深度，在这个加工循环中可以用两种方式进行定义。一种是用钻头的直径间接地表示钻孔的深度，另一种则是直接给出钻孔的深度。当选择“直径”方式来表示钻削深度时，实际上钻削的深度会由控制系统根据钻头的钻尖角度自动进行换算。编程人员只需在“直径”的下面一行给出所需的钻削直径即可。当然，也可以选择“刀尖”的方式表示钻削深度。直接在下一行Z1的后面写入钻削深度即可。需要注意的是钻削深度Z1可以使用增量坐标（inc）也可以使用绝对坐标（abs）。DT：在钻孔最深处的暂停时间，单位是秒。在钻头到达孔底的深度时，做短暂的停留主要是为了让钻出的中心孔形状更准确并且尽量减少毛刺。当结束一系列的模态钻孔动作之后，必须及时地在一个单独的程序段中，写入一个不带任何参数的“MCALL”指令，以结束当前的模态钻孔模式。如果没有及时使用“MCALL”指令结束模态钻孔循环，那么系统也许会在你不需要的位置仍然进行钻孔的动作。这种方法不仅对当前讲述的钻孔循环适用，而且对后面讲述的所有加工循环的模态调用方式同样有效。1.2浅孔钻削（CYCLE82）与上述钻中心孔的加工刀具不同，浅孔钻削的主要切削刀具为钻尖角118度的麻花钻。加工参数与钻中心孔基本相同。PL：加工平面的选择RP：返回高度SC：安全间隙单独位置/位置模式：非模态钻孔/模态钻孔Z0：孔上表面的绝对坐标钻孔深度的表示方法有两种形式：刀杆或刀尖当选择“刀杆”的方式表示切削深度时，Z1尺寸表示除去钻尖部份的钻杆切入的净深度。钻尖部份的长度在加工时由控制系统根据钻头钻尖角的实际角度自动计算出来，并补偿在钻削深度中。这对于指定透孔的钻削深度非常方便。当然，这里也可以选择传统的钻孔深度定义方法——刀尖。Z1的尺寸就包括了包含钻尖在内的钻头所有长度。DT：孔底暂停时间，单位：秒。这个参数对于通孔的钻削可以忽略，而对于使用锪钻加工沉头孔则一般都要设置为1~2秒，以便沉头孔的底面加工得更加平滑。1.3铰孔（CYCLE85）铰孔属于精密加工的方法，所使用的加工刀具为铰刀。铰刀不同于钻头，底部没有切削刃，只在侧面有可以切削的刃口。虽然，铰刀的刃口很浅，但是直径尺寸都很精确，所以只能对成形的孔进行尺寸精整和修光。这里面最独特的加工参数是F和FR。F表示铰刀切入孔里时的进给速度，而FR表示铰刀回退时的进给速度。其他的加工参数，PL、RP、SC、非模态/模态加工、Z0、Z1以及DT都与前面加工循环中同名参数的含义完全相同。这个加工循环虽然被命名为铰孔循环，但是也可以在进行粗镗孔加工时使用。粗镗孔由于一般不是最终加工手段，所以对孔壁表面的粗糙度要求不是非常高，因此可以进行往复镗削。其实，往复镗削在镗削量较大的粗加工中还有一个好处，那就是可以消除由于镗杆弹性变形引起的“让刀”，减小单向镗削中容易产生的孔两端直径不一样的“喇叭口”现象。PL：加工平面选择RP：返回高度SC：安全间隙加工模态：单独位置/位置模式F：铰入或镗入时的进给速度FR：铰出或镗出时的进给速度Z0：孔的上面绝对坐标Z1：孔深的增量值（inc）或者孔深的绝对坐标（abs）DT：孔底处暂停时间，单位：秒1.4深孔钻削（CYCLE83）在传统的机械加工中，深孔的定义一般是指孔的深度与孔的直径的比值大于等于10的孔，深孔加工的工艺特点在于对切屑的特别处理。在普通的浅孔钻削中，由于麻花钻在钻削过程中的切削过程始终是连续的，因而加工所产生的切屑也是连续的。对于相对比较浅的孔或者直径比较大的孔而言，由于排出的切屑体积较少或者麻花钻的容屑槽空间较大，对于加工并没有任何影响。而对于长径比较大的深孔或者直径比较小的麻花钻而言，如果切屑不能顺利排出，轻则影响孔壁的加工质量，重则可能会导致钻头折断。所以，在深孔钻削循环中，系统特别采用了孔内断屑或者孔外排屑的处理方法。1）孔内断屑方式及相关加工参数：孔内断屑是一种加工效率比较高的处理切屑的方法。其特点是钻头每次钻削一定的深度，就沿着刀具轴线方向做一次短距离的退刀动作，并且做一次短暂的进给保持，然后再继续钻削一定的深度，再退刀并短时间进给保持……如此往复钻削，直至达到最终的钻孔深度。每一次的钻削深度由加工参数DF指定，建议采用增量坐标值（inc）的方式进行定义。每次钻削一定深度后的退刀距离由加工参数V2指定。为了提高加工效率，这个退刀距离通常都设置得比较小，只要保证切屑能够被断开即可。每次钻削的暂停的时间由加工参数DTB（每次钻削的停留时间）指定，单位：秒。Z0：孔上表面的绝对坐标值。刀杆/刀尖：选择钻削深度的定义方法。Z1：钻削深度。可以选择增量坐标值（inc）或者绝对坐标值（abs）。D：首次钻削深度。可以选择增量坐标值（inc）或者绝对坐标值（abs）。第一次钻削时由于排屑条件较好，所以首次钻削的深度参照普通的浅孔钻削深度进行选择即可。FD1：首次钻削进给速度的倍率。DT：在最终钻孔深度的暂停时间，单位：秒。2）孔外排屑方式及相关加工参数：孔外排屑的处理方式与前一种孔内断屑的处理方式相比，虽然钻削的效率有所降低，但是排屑的方法显然要更好些。其特点是钻头每次钻削一定的深度，就沿着刀具轴线方向将钻头完全退出孔外进行排屑，并且做一次短暂的进给保持，然后再快速返回到距离刚才钻削深度的提前距离位置继续进行下一段的钻削，再完全退刀、排屑……如此往复钻削，直至达到最终的钻孔深度。Z0：孔上表面的绝对坐标值。刀杆/刀尖：选择钻削深度的定义方法。Z1：钻削深度。可以选择增量坐标值（inc）或者绝对坐标值（abs）。D：首次钻削深度。可以选择增量坐标值（inc）或者绝对坐标值（abs）。第一次钻削时由于排屑条件较好，所以首次钻削的深度参照普通的浅孔钻削深度进行选择即可。FD1：首次钻削进给速度的倍率。DF：每次钻削的深度。建议使用增量值（inc）。提前距离：当钻头完成退刀排屑动作之后，需要快速定位到距离上一次钻削深度一定距离的地方再次转入进给模式。这段距离的长度可以选择“手动”选项，在下面的加工参数V3中指定；也可以选择“自动”选项，由系统指定为默认的1毫米。DTB：每次钻削的暂停时间。DT：在最终钻孔深度的暂停时间，单位：秒。DTS：刀具退到孔外排屑时的进给暂停时间。1.5精镗孔（CYCLE86）精镗加工循环的使用对刀具和机床都有特殊的要求。首先刀具必须是单刀头的精镗刀，其次机床需要具备伺服主轴，也就是要保证机床的主轴能够在任意角度进行定向。切削方向也与粗镗和铰孔不同，必须是从孔口到孔底进行单向切削。PL：加工平面选择RP：返回高度SC：安全间隙加工模态：单独位置/位置模式DIR：主轴的旋转方向。这个选项需要根据所用的精镗刀结构而定，如果是正手镗刀就应该选择主轴正转，如果是反手镗刀就要选择主轴反转。Z0：孔上表面的绝对坐标Z1：孔深的增量值（inc）或者孔深的绝对坐标（abs）DT：镗刀在孔底处的暂停时间，单位：秒SPOS：主轴的定向角度。当镗刀进给至孔的底部时，需要主轴停止旋转并且将主轴定位到某一固定的角度，以便向镗刀刀尖相反的方向进行退刀。退刀方式：可以选择“不退刀返回”，如下图所示。在此方式下，主轴定位到加工参数SPOS所指定的角度以后，直接快速抬刀到返回平面RP的高度，加工结束。采用这样的方式好处在于可以避免反向退刀时机床轴产生的反向间隙，使镗孔时的定位更加精准，但是在抬刀的过程中，镗刀的刀尖会由于刀杆的微小弹性变形而在孔壁上擦出
深孔钻削加工刀具状态监测的研究
深孔钻削加工刀具状态监测的研究
Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｎ Ｔｏｏｌ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｏｆ Ｄｅｅｐ—ｈｏｌｅ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ
西安石油学院（７１００６５）宋蕾 朱林王江萍 【摘要】在分析研究刀具磨、破损监测技术的基础上，针对普通测力装置笨重、安装圆难的缺点， 根据深孔加Ｉ系统的特点，提出了一种新研制的用于深孔加工刀具监测系统的应变式传感器。 经实验证明，该传感器较好的解决１深孔钻削加Ｉ刀具状态监测的问题。 关键词深孔加工应变式传感器监测系统 Ｋｅｙｗｏｒｄｓ ｄｅｅｐ—ｈｏｌｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ，ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｏｒ，ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ
现代切削加工已要求适应多品种、中小批量的 自动化生产，因此，柔性制造（ＦＭＳ）、计算机集成制 造系统（ＣＩＭＳ）得到应用和发展。但在这些高柔性、 高自动化制造技术中必然要求有很强适应能力的各 种加工过程的传感器监测技术，刀具磨、破损监测就 是其中之一。研究表明，数控系统配置刀具监控仪后 可减少故障停机时间的７５ ，提高生产率５ｏ 以 上。因此，刀具监控技术已成为各国公认的重大关键 技术，受到高度重视 针对不同的加工过程及刀具切 削状态，相应出现了许多不同种类的检测方法。在现 有刀具检测中，大部分是针对车削、铣削和浅孔钻削 等加工的，对深孔加工的检测却寥寥无几，尤其是用 于深孔加工的自动监测系统更少，所以迫切需要对 深孔检测方面进行研究 深孔加工检测现状 深孔钻与车、铣、刨等加工方法最显著的不同点 在于深孔钻是在封闭腔内利用导向块在已加工表面 上的定位和支承作用进行钻削加工。其特点是刀具 与工件之间并非是刀刃的单一接触，而且还有刀具 上附加的导向块与工件的接触，通过这种接触，刀具 被支承于孔中。因此对于深孔钻削来说，最终起作用 的力除了总切削力Ｆ之外（它由主切削力分量Ｆ 、 径向切削力分量Ｆ 和轴向切削力分量Ｆ 组成），还 有导向块上的正压力和摩擦力。因为深孔加工是处 于封闭或半封闭状态下进行的，所以有 下特点； １，不能直接观察到刀具切削情况。目前只能凭 经验、听声音、看切屑、观察机床负荷、压力表、触摸 长，如遇到阻塞，易产生刀具崩刃。 由此可见，深孔加工过程很不稳定。一方面。深 孔加工的这些特点使得深孔加工的自动检测成为一 项难题；另一方面，为保证深孔加工的稳定可靠，研 究深孔加工的检测方法和监测系统叉势在必行。 应变式力传感器设计 １．传感器的力学分析及结构设计 钻削过程中产生的钻削抗力主要表现为钻削扭 矩和轴向力。这２个量的大小直接影响钻孔效率。据 此，作者设计了应变式传感器，其结构如图１所示。 对于其他切削加工方法，例如车削，只存在关于刀 具、刀架、托板、床身和加工之间的正常力系，原则 上．这种力系能在任何位置插入通用的三向传感器 就能容易的测得３个切削力分量。而对于深孔钻削， 由于存在着导向块上的正压力和摩擦力，构成了刀 具、导向块和工件的封闭力系，切削力分量的直接测 量是很困难的，所以只能测量总的轴向力和扭矩 其 中总的轴向力包括切削力、切削液压力以及摩擦力； 扭矩包括切削扭矩、导向块处摩擦力、导套及中心架 处摩擦力产生的摩擦力矩。 本次实 验采用的是 ＢＴＡ深孔 加工系统； ８１０深孔切 削液；钻头 为多刃错齿 一