一种基于BTA系统的高强钢深孔钻削技术
三切削刃BTA深孔钴钴削过程研究
而 ｏ ｔ
三切 削 刃 Ｂ ＴＡ 深 孔 钴 钴 削 过程 研 究
关世玺， 国勇 范
（ 北 大 学 机 电工 程 学院 ， 中 山西 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １
摘 要 ： 通过 试验 对 ３个切 削刃 Ｂ Ａ 深 孔钻 削过程进 行 了研 究 ， Ｔ 主要 分 析 了在 特 定 的深 孔奈 件 下切
１ 试 验 设 备和 步 骤
整个试 验 系统主要 由深孔 钻床 和数据测 试 装置
组成。
２ 切 屑 的 变 形
２ １ ３条切 屑 刃上 的切屑 变形 ． 根据 金 属 切削 原 理 ， 切屑 变 形可 以用 下 列公 式
得到：
ｙ ＣＳ Ｏ
１ １ 试 验 设 备 ．
１ ）冷却 系统 。冷却液 流动速 度 ｑ ０ ／ ｉ， ：１ ０ Ｌ ｒ ｎ ａ 冷却液 压力 Ｐ ２ ８ ＭＰ ， 却 液 为 机 油 和 煤 油 的 一 ． ａ冷
道 截面是 钻头 的喉部 ， 际可用 的排屑 空间很 有 限 ， 实 较 易造 成在钻 削过 程 中 产生 啃钻 、 向振 动 和 受 力 轴
涂层 刀片推 荐寿命 值 的 ８ 作 为 刀具 的 寿命 标 准 ， Ｏ， ９ ６
这个数 值也 适用 于通 用 的 Ｂ Ａ 类 型 的钻 头 的工作 Ｔ 寿命 。 １ ２ 试验 步骤 ． １ ）安装好 工件及 刀具 系统 ；
式 中： Ｐ为工件 材料 的密度 。
深孔盲孔套料切断刀具的设计
深孔盲孔套料切断刀具的设计
祝海珍;袁艳;田春雷
【期刊名称】《工具技术》
【年(卷),期】2022(56)9
【摘要】小直径(∅50≤D≤∅100)深孔盲孔套料加工中,由于工作空间小,芯棒往往不能顺利取出,给实际加工带来诸多困难。
针对此问题设计了一种用于深孔盲孔套料的切断刀具,其工作空间较小,对芯棒的形状尺寸没有要求,能够很好地解决刀具芯棒无法取出的加工难题,扩大了盲孔套料加工的使用范围。
【总页数】4页(P113-116)
【作者】祝海珍;袁艳;田春雷
【作者单位】西安工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG713;TH122
【相关文献】
1.盲孔套料切断一例
2.BTA深孔套料刀具的结构与受力状态
3.重型油缸侧缸BTA 深孔套料加工刀具过度磨损崩刃的研究
4.TC4钛合金深孔(钻削)套料加工系统及其刀具研究
5.小直径深盲孔中套料芯棒切断刀的研制和应用
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A review of research into the role of guide pads 外文翻译
A review of research into the role of guide pads（导向块） inBTA (深孔加工)deep-hole machining关于导向块在深孔加工中作用的评论R. Richardson*, R. BhattiSchool of Engineering, University of Greenwich, Chatham ME4 4AW, UK Accepted 14 August 2000Abstract摘要A review is made of the literature dealing with the role of the guide pads in the boring trepanning association Heller (BTAH) deep-hole machining process.本文将对导向块在深孔加工中的作用进行评论。
The link between processing（加工、处理） and performance （性能）and the burnishing action （抛光）of the guide pads is examined.导向块的加工手段、性能、抛光处理之间的联系已经研究过。
This burnishing action which has previously been described as a finishing operation is in fact an extremely abusive process.抛光这一以前被描述成最终的一步操作实际上是一个十分常用的加工手段。
It is shown that the area of guide pads in contact with（接触） the cut surface（剖面） is at best only 1.2% of their projected surface area during burnishing.已经有研究表明，当导向块和加工表面的投影面只有1.2%的接触时，抛光才能达到最好的效果。
深孔钻削中工件的动力学特性研究
得到 工件动 力学模型 的动态响应 特性 。给 出了深孔 加工工程 中工件振 动的幅值及 固有频率的 预估 的理论计算 方法 ，并给出算 例。计算 了不 同钻削深度下 工件的动态 响应特性 ，显示 了加 工过程中工件动态 响应特性 的变化 规律 。 关键词 ：工件振动模型 ；深孔加 工 ；变截 面梁 ；受迫振动
图１ ＢＴＡ深 孔 钻 削 不 意 图
对 变 截 面 梁 振 动 进 行 的 研 究 多 集 中 于 对 自 由振动
特性 的 分析 ’ 。而 金 属 切 削 加工 过 程 中工 件 的 振
由于 工 件 两 端 分 别 固定 在 卡 盘 与 导 向套 上 ， 工 件 两 端 的 横 向 位 移 与 转 角均 为 零 ，所 以可 将 工 件 简 化 为 两 端 固 定 支承 的变 截 面 梁 。 以工 件 在 导 向套 固 定 端 的 轴 心为 直 角坐 标 系ｘ Ｏｙ 的原 点 Ｏ，ｘ 轴 及Ｙ 轴 正 方 向如 图２ 所 示 ，建 立 深 孔 钻 削 工 件 的
中图分类号 ：Ｔ Ｈ １ ６ ； Ｔ ＠ ５ ２ 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ９ － ０ １ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） １ ０ （ 下） －０ ０ ７ ７ －０ ４
Ｏ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ Ｊ ． Ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ －０ １ ３ ４ ． ２ ０ １ ３ ． １ ０ （ 下） ． ２ ３
界 条件 ｕ 。 、 深孔 钻 削 动 力 系统 的 弯 曲变 形 等 几 个 方 面进 行 了研 究 口 。国外 学者 则通 过 对深 孔 钻 削颤
振 测 量 实 验 的结 果 进 行 时 域 及 频 域 分 析 ，从 而 得
到 不 同钻 削深 度 下颤 振 的本 征频 率及 振
深孔加工
（目录）一、深孔加工的概况二、深孔加工的概念三、深孔加工的方式及选择四、蒸发器管板加工的装夹五、正确理解工艺规范操作六、深孔钻在加工过程中容易发生的问题七、努力学习成为合格的核电设备制造员工（草稿）一、深孔加工的概况深孔加工技术是机械加工发展的产物，它是集麻花钻、绞刀等多类加工刀具与一身的新型切削工具，适用范围很广，真正运用到大型管板类群孔加工，是随着发电设备制造规模和能力不断提高，才逐渐进入人们的视线，特别是核能发电的方式，已经成为现阶段电能产出的主导形式，作为加工核电设备关键部件蒸发器管板的深孔加工，就更加受到人们的关注。
成为核电设备制造过程中必不可少的关键加工工序。
二、深孔加工的概念孔加工一般分为浅加工与深加工两类，当然也包括介于两者之间的中深孔加工。
按照现在行业内普遍认同的观点，深度与直径之比（D/L）等于或大于三十的孔加工，称之为深孔加工。
但是，深度与直径的比差越大，深孔加工的难度也就越大，铁屑排出和冷却液流量的选择等一系列问题也会随之产生。
三、深孔加工的方式及选择了解深孔加工的种类，并掌握合理选择的要领。
是每一个参与深孔加工人员所必备的。
目前，深孔加工的形式有很多种，有外排屑钻（枪钻）、内排屑钻、深孔麻花钻、套料钻等等。
我们现在着重讨论的是外排屑钻和内排屑钻。
1、枪钻是外排屑钻最典型的代表。
相对其他深孔加工方式来讲，它是一种比较古典的加工形式。
（1）枪钻的特点枪钻的特点是一次加工就具备良好的精度和表面粗糙度低。
枪钻比较适合小直径孔的加工，通常情况下，直径小于10mm的孔，用枪钻加工是比较妥当。
最有利的是，它可使铁屑顺利排出。
（2）枪钻的构成枪钻是由枪头、钻杆和钻柄构成。
枪头常用的是硬质合金材料，钻杆是由高强度的合金管经压制而成，钻柄是将钻头和机床连接起来的部分。
枪钻有两条主切削刃和一条副切削刃，靠近钻心的叫内刃，另一条称之为外刃，其交点称之为钻尖。
（３）枪钻的几何参数钻尖几何参数的选择。
第七章 钻削与钻头
2）可在车、钻、镗床上使用，操作方便，钻孔效 率高。 3）由于钻杆内还有一层内管，排屑空间受到限制， 较难用于小直径。加工精度略低于BTA钻头。
第五节 深 孔 钻
三、喷吸钻
1—工件 2—夹爪 3—中心架 4—引导架 5—向导管 6—支持座 7—连接套 8—内管 9—外管 10—钻头
第五节 深 孔 钻
第一节 麻 花 钻
二、麻花钻的几何角度 5、 几何角度小结
第二节 钻削原理
一、切削用量与切削层参数 1.钻削用量
钻削背吃刀量（mm）
ap d / 2
每刃进给量（mm／z）
钻削速度（m／min）
fz f /2
v( dn )/1000
2.切削层参数
钻削厚度（mm） 钻削宽度（mm）
h fsin( / 2 ) D
第三节 钻头的修磨
一、修磨横刃 1、目的 在保持钻尖强度的前提下，尽可能增大钻尖部分 的前角、缩短横刃的长度，降低进给力，提高钻尖定 心能力。 2、两种较好的修磨形式
a）加大横刃前角
b）磨短横刃并加大前角
第三节 钻头的修磨
二、修磨主切削刃 ——改变刃形或顶角，以增大前角，控制分屑断屑。
a) 磨出内凹圆弧刃
第二节 钻削原理
二、钻削过程特点 2.钻削力 钻头每一切削刃都产生切削力，包 括切向力（主切削力）、背向力（径向 力）和进给力（轴向力）。当左右切削 刃对称时，背向力抵消，最终构成对钻 头影响的是进给力Ff 与切削转矩Mc。 钻削力实验公式：
F C d f f F f
zF yF f f
K F f
思考题：
1.试述孔加工刀具的类型及其用途。 2.作图表示麻花钻结构、标注结构参数与 刃磨角度。 3.分析麻花钻前角、后角、主偏角及端面 刃倾角的变化规律。 4.为什么要对麻花钻进行修磨?有哪些修磨 方法？
刀具几何参数
第一.合理的刀具几何参数是提高刀具切削性能的重要因素，传统的刀具合理几何参数的研究方法一般是先设计并选择不同的刀具几何参数及工艺参数，并借助于一定的测试手段，来进行实际的切削实验。
用这种方法来进行研究，往往要经历一个很长的过程，耗时、耗力、实验成本高。
所以刀具合理几何参数的选择是切削理论与实践的重要课题。
所谓刀具的合理的(或者最佳)几何参数是在保证加工质量的前提下，能够满足生产效率高、加工成本高的刀具几何参数。
一般的说，选定刀具几何参数的合理值问题，本质上是多变量函数针对某一目标计算求解最佳值的问题，但是，由于影响切削加工效益的因素太多，而且影响因素之间又是相互作用的，因而建立数学模型的难度很大。
实用的优化或最佳化工作，只能在固定若干因素后，改变少量参数，取得实验数据，并且采用适当方法(例如方差分析法、回归分析法)进行处理，得出优选结论。
可见，选择合理的刀具几何参数的重要性，所以利用相关软件进行直接模拟优化结构、几何参数有其极其重要的现实意义。
刀具角度包括主切削刃的前角、后角、主偏角、刃倾角和副切削刃的副后角、副偏角等。
不同的角度对刀具具体切削过程的影响是不同的。
1、前角变化对切削过程中的切削力、切屑变形等有很大的影响，其中前角对切削力的影响最大。
有人曾研究认为:前角每变化一度，主切削力约改变1.5%。
在切削过程中，切削力随着前角的增大而减小。
这是因为当前角增大时，剪切角也随之增大，金属塑性变形减小，变形系数减小，沿前刀面的摩擦力也减小，因此切削力降低。
这种变化趋势在较低速的切削中尤为明显。
通过前述有限元分析，将刀具上沿接触长度上各节点的应力值相加可以获得主切削力，而在构成主切削力的各节点应力值中，刀刃部分具有最大等效力值的节点贡献最大。
因此可以这么说，为其前角变化对于切削力的影响，可以通过研究刀具前刀面上具有最大等效应力的节点的应力状况而表现出来。
所以，我们选取刀具接触长度上节点的最大等效应力作为刀具前角优化的标准。
亚干式BTA深孔加工中钻头材质的选型研究
ａｄ ｒｐｎｉｇ ｓ ｃ ｔ ｎ 系统 钻 削 【试验 。 别 对４ 钢 和 不 锈钢 两 种 工件 材质 进行 ４ ｏｍ 小孔 加 工 ， 到 了加 工 过 程 ｎ ｅａｎｎ ｓ ｉ ｉ ） Ｔ Ａ ｏ ａｏ ２ 分 ５ ， ｍ ２ 得
中不同的力与力矩 、 刀具磨损及崩刃情况等加 工数据 ， 优选 出加 工这 两种 工件材质的适 宜刀具材 料 ， 对亚干式深孔加工时
效 的冷却润 滑方式 ， 为最少 润滑 油技术 。 称
相 比长型 麻 花钻 、 钻 、 刃钻 和 喷 吸钻 ， 小 枪 双 在
孔 径 深 孔 加 工 中 ， Ｂ Ａ 系 统 钻 削 最 能 兼 顾 经 济 性 和 用 Ｔ
钻孔 质量 … 。 实 验采 用 最 少润 滑 油技 术 对孔 径 为２ 本 ０ ｍｍ 的 深 孑 用 Ｂ Ａ 系 统 的 深 孔 钻 床 进 行 钻 削 ， 到 不 Ｌ Ｔ 得 同钻 头 刀具 材料 在加 工 中的受 力及 磨 损情 况 ， 确定 以
深 孔 加 工 难 度 高 ， 工 量 大 ， 机 械 加 工 中 的 关 键 性 工 加 是 序 。 于加 工 过 程 中 不 能 直 接 观 察 到 刀 具 的 切 削 情 况 ， 由
切 屑不 易排 出 ， 削热 不 易传 散 ， 艺 系统 刚性 差 ， 切 工 导
致 在 深 孔 加 工 中广 泛 地 使 用 切 削 液 ， 于 冷 却 、 滑 及 用 润 辅 助排屑 。
Ｋ１ Ｏ
Ｍ１ Ｏ Ｋ１ Ｏ Ｋ３ Ｏ
６ ９２ ２ ． Ｏ ５ ． ５ ８ ９ ． １ ５ ８ ２ ９．
种 绿色 制造 工艺 ， 保 护环 境 、 省 能源 、 低 制造 对 节 降
成 本 有重 要意 义 。 发达 国家这 项 技术 被 越来 越 广泛 在
2013深孔钻发展到巅峰
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。
深孔钻已被扩展到小批量加工及大批量生产上，应用范围包括只加工一个孔的零件或有数百多个孔的工件等。
如这套深孔钻系统能适当地配合数控机床应用，其准确度及精密度更能发挥至顶点。
深孔这个需求，早在一百多年前已被人重视及应用，但直至近三十年，这个技术才逐渐被发挥及普遍应用，它能解决麻花钻不能解决的高精度孔和深孔，但直至现在，钻深孔这个技术才更进一步，它已可完全脱离及不再依赖专业深孔钻机器的限制，用户只需购置一套深孔钻系统，再配合其厂里现有的指定机床，便可解决钻深孔的困难。
今天，市场，已普遍被各行各业使用，不管用户要解决深孔、浅孔、高精度孔、大孔径或小孔径的圆孔等，都毫不疑虑地采用这套高技术设计的深孔钻系统如汽车制造业，模具行业，飞机工程，拖拉机厂，军工厂，核电厂和仪表厂等等，他们都能充分发挥这套系统及解决现时所需的精、准、深、误差少及孔径小的圆孔。
材料加工方面，它可解决从碳钢到高温合金以至塑料及木材，最重要的是这套设备能在最短的时间，以最低的成本，钻出一个误差度极低，光滑度高及没有毛刺的圆孔，同时更能从90度以外的角度钻入及内孔交接加工等。
深孔钻工序之重要特点是其高度重复性，用户只需一台稳固的机床或动力头,一件设计正确的夹具，一套完善的深孔钻系统和一支高质量的钻头，便可在整个生产过程中提供一致的表现，一旦固定所有因素：如主轴转速、进给速度和冷却液压力后，深孔钻这个工序便成为一个简易的“控制”工序，不受操作员技术的影响。
枪钻的独具优点解决了传统制造业小直径深孔加工的难题，极大地提高了生产效率，突破了一向影响生产品质、阻碍生产进度的瓶颈，取得十分可喜的效果，至今已被广泛应用於汽车工业、航太工业、医疗器材工业、模具和刀具等制造业领域。
枪钻的书面名称为单刃外排屑深孔钻。
深孔钻刀具加工参数【一览表】
随着工业的迅速发展，孔的加工增加了，孔加工约占机构加工量的三份之一，是一种重要的加工方式。
在这一范畴内，由于孔的形状规格，精度与用途不同，加工方法各异使孔加工用的刀具种类繁多，其中钻头消费量最大，约占孔加工的40%。
但钻头在加工孔深（L）与孔径（D）之比超过5时，由于存在排屑、润滑、工具振动等问题，使孔加工的工艺达不到要求，再深一点，几乎无法进行加工。
因此，较之一般浅孔加工人们早已提出，并对不断发展的深孔加工技术是很感兴趣的。
今天，从加工精度、加工效率观点来看，有三种系统：枪钻、BTA深孔钻、喷射钻。
但其辅助设备繁多，加工少量深孔很不合算，还不为人们广泛地采用。
这里介绍是一种特殊的高速钢钻头，它适用于碳钢、高铬、高镍等合金钢。
对于孔深与孔径之比为60以下的深孔均可采用。
二、抛物线槽型深孔钻的结构1、大螺旋角：钻头的螺旋角相当于刀具的前角，增大螺旋角可以降低切削阻力、提高排屑能力，切屑变形所需要的能量越小，因而切削温度也相应地降低，其结果能延长钻头寿命。
2、切削刃槽型为抛物线型：抛物线旋转成抛物面，在日常生活中常见抛物线的物体有反射灯光通过它们反射成直线出来。
所用抛物线型的切削旋转成抛物面，切削过程使切削的流动方向为直线性，所以切屑排出来时速度很快，而且紧贴钻芯。
3、刃瓣基本消除：消除刃瓣即增大了容屑槽，使刃瓣宽度与刃沟槽度比为1：5以上，沟宽比扩大之后，容屑槽扩大了，排屑性、切削液，浸透性都可得到提高。
4、钻尖采用十字修磨：十字修磨法是修磨钻尖的最好方法，十字刃磨法是这样进行的：用锐边砂轮磨掉刀刃后面的一部分，并一直磨到两个刀刃几乎可在钻头中心处相接。
采用十字修磨，不仅定心好，整个横刃几消除，这不仅减少轴向力40-50%和切削阻力，还可以显著地减少横刃处的磨擦，降低热量，而且使钻心部分切削速度有所提高，延长钻头寿命及提高加工的精度。
5、钻芯厚并无增量提高钻芯厚，可取直径的0.4-0.65倍。
这样同样长度的排屑槽，深孔钻的扭曲强度就比普通麻花钻头要高出20-30%，深孔钻和普通麻花钻的横截面形状，对于普通麻花钻头来说，根面部分产生扭曲应力集中，受力不均。