深孔加工的振动钻削与断屑
钛合金的深孔钻削加工工艺分析及其改进方法
屑困难 ， 工艺系统刚性差 ， 切削效果不理想 。其存在 １ Ｊ 的主要 问题有 ：
（） １冷却 、 滑与排 屑 问题 。这 是深孔 加工本 身 的 润
特点决定 的。
（） ２ 切屑的处理 问题 。主要指 分屑 、 屑和 断屑 三 卷
个 相互联 系的方 面。
此合金 组织稳 定 ， 高温 变 形性 能 好 ， 性和塑 性 好 ， 韧 能
决。
２ 钛 合 金 材 料 的 性 能分 析
２ １ 钛合 金的种 类及 其组织 结构 ．
钛是 同素异 构体 ， 熔点 １２ ￣ ８２Ｃ 同素异 构 ７０Ｃ，８ ￣为
转变 温度 。ａ ｉ —Ｔ 是低 温稳定 结构 ， 呈密 排六方 品格 ； Ｂ Ｔ 是 高 温稳 定结 构 ， 体心 立 方 晶格 ［ ｉ 呈 。室温 下 钛
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石
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油 仪
器
２０ 年 ０ 月 ０７ ８
９ ・ Ｏ
Ｐ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｉ ｓ Ｕ Ｎ Ｓ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｎ １ ＭＥ Ｔ
Ｔ ４ Ｔ ６等。 Ｃ、Ｃ
（） ４ 钛合金 的化学 活性 高 ， 与空气 中的 氧、 、 能 氮 氢 等气 体 发生 化 学 反 应 ， 生成 ＴＯ 、 ｉ Ｔｌ 等 硬脆 层 ， ｉ２ＴＮ、ｉ
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石
油
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・８ ・ ９
２０ ０７年
第２卷 １
第 ４期
ＰＥＴＲ０ＬＥＵＭ ＮＳ Ｉ ＴＲＵＭ ＥＮＴＳ
・
经 验交流 ・
钛合 金 的 深孔 钻 削加 工工 艺 分 析 及其 改 进 方 法
高世博
（． １ 西安石油大学 摘
秦泓江
陕西 西安 ）
超声深孔钻床设计
目录摘要 (1)前言 (2)第一章.超声和深孔加工技术的发展趋势 (4)1.1 超声振动加工技术发展趋势 (4)1.2 深孔加工发展状况 (5)第二章.机床主要参数的确定 (6)2.1 电机功率的确定 (6)2.2 主运动参数的确定 (6)2.3 标准公比 值和标准转速数列 (7)第三章.确定结构式和绘制转速图 (9)3.1 求级数z (9)3.2 确定结构式 (9)3.3 绘制转速图 (10)第四章.确定各级传动副齿轮的齿数 (12)4.1 确定齿轮的齿数 (12)4.2 验算传动比 (13)4.3 各轴及齿轮的计算转速的确定 (14)第五章.传动零件的初步计算 (16)5.1 传动轴直径初定 (16)5.2 主轴主要结构参数的确定 (16)5.3 齿轮模数计算和齿轮中心距的计算 (17)5.4 皮带的相关计算 (18)第六章.主要零件的验算 (21)6.1 齿轮的强度验算 (21)6.2 主轴的验算 (22)6.3 花键的验算 (26)致谢 (28)参考文献 (29)英文文献 (30)摘要该设计是设计一超声深孔钻床，利用超声震动加工深孔。
振动钻削，即在钻头(或工件)正常工作进给的同时，对钻头(或工件)施加某种有规律的振动，使钻头在振动中切削，形成脉冲式的切削力波形，使切削用量按某种规律变化，以达到改善切削效能的目的。
根据实际加工的需要，适当选择振动参数(频率v，振幅A以及频率v与工件转速n的比例关系)，可以控制切屑的大小和形状，得到满意的切屑，避免切屑堵塞。
可提高生产效率几倍到十几倍，提高加工精度1—2级，且加工表面质量也有较大改善。
超声振动深孔加工钻床是利用超声振动系统对钻头施加振动，使钻头在振动中切削，使切削用两按规律变化，从而达到改善切削效能的目的。
关键词：超声振动，深孔加工，枪钻车床。
AbstractThis design is designs a supersonic deep hole drilling machine, the use supersonic vibration processes the deep hole. The vibration drills truncates, namely while the drill bit (or work piece) normal work to feed, (or work piece) exerts some kind of orderly vibration to the drill bit, causes the drill bit to cut in the vibration, forms the pulse -like cutting force profile, causes the cutting specifications according to some kind of rule change, achieves the improvement cutting potency the goal。
深孔加工技术知识点
单管内排泄深孔加工系统（BTA）结构原理：钻头柄部有方牙螺纹、钻杆相连接，有压力的切削液进入输油器通过钻杆外部环状空隙流向切削刃部，将切削刃上的切屑反向压入钻头出屑口，经钻杆中空内腔向后排出至积屑盘。
切削液经过滤网回落到油箱，若干层过滤网后重新被供油泵抽出反复使用。
SIED实体钻设计指导思想：排屑方式：内外排屑实体钻在力学性能钻头与钻杆连接方式等对比，选定单管内排屑jg为基本型改进。
用单边刃+2导向条传统头部造型。
出屑口：fai35mm以下sied实体钻用单出屑口利于钻头结构简化和降低成本，更大钻头用双出屑口，利用钻头稳定切削和用机夹jg。
不设断屑台使钻头多次可磨性。
排屑通道供油通道，采取一切措施加大排屑通道平面面积，特别钻头喉部。
钻头与钻杆连接：fai11mm以上内排屑深孔钻用方牙螺纹结构，超长杆用同样连接方法加长。
Sied实体钻具有优良结构工艺性，有利于专业化cad/CAM/栾性制造。
SIED抽屑器排屑机理：强大抽屑功能抽屑装置，加大钻杆末端与钻头喉部压力差提高切屑通过喉部速度，降低堵屑。
结构革新扩大喉部和钻杆内腔切屑通道截面积改进喉部造型使切屑顺畅通过。
合理分配内外宽度，外刃后设分屑刃缩小切屑宽度，深孔直径↓排屑难↑，钻头直径↓加工难↑，错齿钻在大直径深孔加工中有优势不排除将出屑口作为大直径SIED钻结构的选择。
SIED抽屑器结构原理：切削液由液压泵输出后两分支通入输油气和抽屑器，产生高速射流和负压，由独立调压阀调制最佳抽屑状态。
喷嘴副间隙可调。
主设计参数经优化保证最佳抽屑效力，据孔径设计出三种标准型抽屑器，可用于其他内排屑深孔钻床。
最高油压为3.5mpa，对液压系统密封要求不高。
枪钻缺陷结构：钻头与钻杆不可拆卸须整体更换增加辅助时间。
钻杆薄壁无缝管轧成扭转刚度弯曲刚度低进给量受限。
钻杆外径壁厚与钻头存在严格比例关系，钻头配制专用钻杆售价昂贵。
钻头出油孔面积小加工油压要求高。
钻杆为整体全长由孔深决定相差大时用不同枪钻。
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。
深孔钻枪钻钻头刃磨技术教程
很多做深孔加工的同行会遇到这样一个问题，深孔钻钻头刃磨角度多少合适，其实这与加工的工件是分不开关系的。
不同的工件，其要求肯定不一样，如何才能磨出合适的刃磨角度。
一.深孔钻枪钻刀头刃磨技术概述1、刃口要与砂轮面摆平。
磨钻头前，先要将钻头的主切削刃与砂轮面放置在一个水平面上，也就是说，保证刃口接触砂轮面时，整个刃都要磨到。
这是钻头与砂轮相对位置的第一步，位置摆好再慢慢往砂轮面上靠。
2、深孔钻钻头轴线要与砂轮面斜出60°的角度。
这个角度就是钻头的锋角，此时的角度不对，将直接影响钻头顶角的大小及主切削刃的形状和横刃斜角。
这里是指钻头轴心线与砂轮表面之间的位置关系，取60°就行，这个角度一般比较能看得准。
这里要注意钻头刃磨前相对的水平位置和角度位置，二者要统筹兼顾，不要为了摆平刃口而忽略了摆好度角，或为了摆好角度而忽略了摆平刃口。
3、由深孔钻钻头刃口往后磨后面。
刃口接触砂轮后，要从主切削刃往后面磨，也就是从钻头的刃口先开始接触砂轮，而后沿着整个后刀面缓慢往下磨。
深孔加工钻头切入时可轻轻接触砂轮，先进行较少量的刃磨，并注意观察火花的均匀性，及时调整手上压力大小，还要注意钻头的冷却，不能让其磨过火，造成刃口变色，而至刃口退火。
发现刃口温度高时，要及时将钻头冷却。
4、深孔钻钻头的刃口要上下摆动，钻头尾部不能起翘。
这是一个标准的钻头磨削动作，主切削刃在砂轮上要上下摆动，也就是握钻头前部的手要均匀地将钻头在砂轮面上上下摆动。
而握柄部的手却不能摆动，还要防止后柄往上翘，即钻头的尾部不能高翘于砂轮水平中心线以上，否则会使刃口磨钝，无法切削。
这是最关键的一步，钻头磨得好与坏，与此有很大的关系。
深孔钻钻头刃磨角度在磨得差不多时，要从刃口开始，往后角再轻轻蹭一下，让刃后面更光洁一些。
5、保证深孔钻钻头刃尖对轴线，两边对称慢慢修。
一边刃口磨好后，再磨另一边刃口，深孔加工必须保证刃口在钻头轴线的中间，两边刃口要对称。
FANUC高精度振荡在车床上实现断屑功能的应用
2021年第12期网址： 电邮：*******************FANUC 高精度振荡在车床上实现断屑功能的应用冯星（宝鸡机床集团有限公司，陕西宝鸡721000）设定项参数号设定备注控制轴数NO.9873C 轴需要设置在控制轴数中，如果有C 轴功能可以设置为4设定轴名称NO.102065名称为A设定轴属性NO.10220设定轴所使用放大器NO.1023-128虚设轴是否需要回零动作NO.1005#01不需要回零动作是否屏蔽伺服轴NO.11802#40不进行屏蔽伺服初始化设定为NO.2000#10系统初始化后自动设定为1伺服电动机代码NO.2020300任意设置即可任意倍乘比AMR NO.200100000000指令倍乘比NO.18202需要和其他伺服轴设置相同柔性进给齿轮比分子NO.2084实际值和X 轴Z 轴相同即可柔性进给齿轮比分母NO.2085实际值方向设定NO.2022111/-111速度反馈脉冲数NO.20238192位置反馈脉冲数NO.202412500参考计数器容量NO.182110000位置增益NO.18253000同X /Z 轴设置快移时间常数T1NO.1620实际值同X /Z 轴设置快移时间常数T2NO.1621实际值同X /Z 轴设置切削进给时间常数T NO.1622实际值同X /Z 轴设置JOG 进给加/减速时间常数NO.1624实际值同X /Z 轴设置空运行速度NO.14106000按照实际需要设置快速移动速度NO.142024000各轴的快速移动速度F0NO.1421200每个轴的JOG 进给速度NO.14231000每个轴的手动快速移动速度NO.142424000每个轴的手动返回参考点的FL 速度NO.14252000按照实际需要设置每个轴的手动返回参考点的速度NO.142810000每个轴的最大切削进给速度NO.14306000插补前加/减速方式中的每个轴的最大切削进给速度NO.14326000表1虚设轴初始化0引言车床加工中长条带状切屑会缠绕在工件或刀具上刮伤工件，引发刀具破损，甚至影响工人安全。
深孔加工——精选推荐
The deep processing and Boring ToolsOn the deep processing of the technological requirementsDeep processing, is the top priority of this design. The so-called deep hole, the hole is that when processing the ratio of length and diameter of about 10 times, often on the accuracy and surface finish requirements and higher, the use of processing methods in general are more difficult to meet.I. Deep processing issues that must be addressed:1) poor tool rigidity slender and easy to cause the tool deflection and friction with the hole wall, and therefore the head knives are correctly oriented to ensure the introduction of sets; At the same time, bearing in accordance with the need for holders to reduce the deformation and vibration Arbor.2) is not easy from cuttings, the use of feed grade or high-pressure cutting fluid through the inner row and outer row chip from the tool structure.3) tool cooling difficulties, access to high-pressure cutting fluid cooling of the tool fully.II. Deep processing of type:Combine the characteristics of deep-hole machining, deep hole processing technology on the difficulties, the method has been overcome.1) Deep processing grade feed:Ordinary twist drill head in cast iron or steel pieces on the 6 ~ 10mm diameter drill hole below, the general should not be a deep-drilling of 6 ~ 10 times greater than the aperture. When the direction of horizontal drilling, the steel pieces in the deep drilling should not last more than 6 times the diameter, in the cast iron up to about 10 times the aperture. If the processing of the hole depth of more than this range, can be classified into methods for processing, that is, in the drilling process, so that bit processing automatically after a certain depth from the workpiece in order to discharge swarf and cooling, and then re-forward processing, constant back and forth until the process has finished (each drill deep, cast iron pieces from 3 to 6 times the diameter; steel pieces from 0.5 ~ 2 times the aperture, the deeper hole when taking a small value). This process is suitable for drilling deep holes of small diameter, but the productivity and precision mechanics are relatively low.2) feeding a deep-hole processingIt is mainly used various types of special segment, and with the next shot, transmission-oriented systems, such as cutting fluid input in thedeep-hole drilling machine, hinges, boring and the presentation materials. Discharged from the way the chip can be especially Chip (on the hinge, there is also boring things forward or backward Chip) and with Chip; froma number of cutting edge, can be divided into single-blade, double-edged and multi-blade, cutting edge can be high-speed steel or carbide. Cutter head have a different number of block-oriented support in theprocess-oriented role play to ensure flatness of the hole, but also from the role of squeezed light to improve the processing of the surface finish hole.Chip has a deep-hole drilling in a single tube and dual tube Chip Chip (ie, jet drilling). Chip fear of double tube drill pipe than Chip Chip fear deep-hole drilling and drilling outside the processing efficiency and higher accuracy. The deep hole on the barrier is expected to set at the completion of unloading Nesting Nesting knife, cut off the mandrel fitted with a knife and the knife folder to make it against the mandrel, the feed through a dedicated device to cut off, cut to the core diameter rod 4 / 5 ~ 5 / 6 will be back to cut off the knife, a little outside the mandrel to break out.In general, the use of inside than outside the Chip Chip processing large diameter, obtained by processing high precision and surface finish. III. The main points of deep-hole processingMachine tools and processing of the previous process, and attention should check the following:1) axis-oriented tool sets, Bar sets of bearings, such as the centerline of the workpiece support different sets of axis degrees should meet the requirement.2) check whether the system is cutting fluid flow and normal work is a multi-edge special deep-hole drilling with Chip (jet drilling suction) of the spray suction effect, in particular, should seriously check.3) the workpiece should be the upper end of the processing center hole, and to avoid drilling in the slope.4) Does the shape of a normal chip. With the workpiece material, tool geometry, cutting parameters and so on. The two separated by a certain direction of each curl inward cutting the best shape to avoid the formation of the ribbon cuttings straight.5) The higher the speed of processing through-hole, when the drill bit is about to pass, it is best to stop or deceleration to prevent damage to the bit and the exit.6) should be avoided in the processing of parking, such as the need to stop, they should first stop into the tool and return to some distance, and then stop the pump and the rotation of the main campaign to prevent the tool in the hole a "killed" phenomenon.Productivity increases through advancements in boring tool designs. Boring tools are often regarded as the best method for producing accurateholes in parts of every size and configuration. A steady stream of productivity increases have come about through advancements in the design of boring tools.Four newer developments include:■ digital readout displays in precisio n boring heads;■ aluminum construction;■ combination boring tools; and■ self-balancing tools.Digital Readout DisplaysCNC and coordinate measuring machines that utilize digital displays have been around since the beginning of NC technology. And, micrometers and vernier calipers with electronic digital displays are commonplace.Adapting electronic display technology to precision boring has been slower because of the coolant and the high rotational speeds used when boring.Coolant has a way of getting into any tool used on a machining center, so extreme care must be taken to prevent it from entering any electronic device.With newer designs, throughcoolant tools are possible. The coolant is directed through internal passages that are completely isolated from the digital display. The exterior of the tool is also sealed to keep coolant from contacting the electronics.High rotational speeds, centrifugal loads and any inherent unbalance can cause vibration severe enough to damage sensitive digital displays. High rotational speeds are achievable by using an internal balancing feature that reduces or eliminates this potentially harmful vibration. Precision boring heads are available with digital displays that can handle speeds up to 16,000 rpm.The digital display of the boring head shows the movement of the boring tool slide, rather than the rotation of a lead screw. Because the boring bar is mounted in the tool slide, the digital readings are a true measurement of tool movement. The digital display gives a true backlash-free reading. This feature enables quicker and more accurate diameter changes and allows for deflection or tool wear compensation.Most boring tool settings are determined with the cut-and-measure process.This involves boring a small portion of the hole being produced, then gaging it. Frequently, this means the boring tool is removed from the machine and put on a tool presetter in order to make the small corrections necessary to obtain the proper hole size.The process is required because the vernier dials commonly seen on boring heads can be difficult to read and set on the machine. However, the process introduces the possibility of boring oversize holes and scrapping the part.Because of unpredictable tool-point deflection in the machine setup, the cut-and-measure process is required. However, with an easy-to-read digital display, small diameter changes are possible right on the machine. Diameter changes of 0.0001" can be made with the tool in the machine spindle. If the tool must be removed from the machine to change diameter settings because of spindle access restrictions, the digital display makes this a quick and precise task.Aluminum ConstructionAluminum’s relatively light weight makes it a common material for to ol bodies. Weight reduction is critical with today’s higher-speed, and sometimes lighter, CNC machines.Most of these machines’ toolchangers have weight limits. By using aluminum construction, boring tools can be produced that stay under these weight limits while still being able to bore holes from 4" in diameter on up. (Generally, tools smaller than 4" in diameter, whether made of aluminum or steel, meet toolchanger weight limits.) The reduced weight lessens spindle deflection, which results in more accurate bores. Thereis also less wear and tear on the machine spindle itself.There is a considerable productivity gain if the need for loading large, heavy boring tools into the machine by hand or with the aid of an overhead crane is eliminated. For example, one shop in Kansas replaced a 14"-dia. steel boring tool that weighed approximately 40 lbs. with an aluminum tool that weighed less than 25 lbs. The customer went from manual loading witha jib crane to using his automatic toolchanger.Setting a boring tool with a digital display can be performed withoutremoving the tool from the machine.关于深孔加工的工艺要求深孔加工，是本设计的重中之重。
深孔镗削振动机理研究
Ａ２ Ａ
始 终大 于输入 的能量 ， 则
不论 初 始振 幅为多 大 ， 都
图 ２ 输 入 能 量 、 耗 能 量 消 与 振 幅 的关 系 曲线
做切 削颤 振 。维持 切削 颤振 的交 变应 力是 切削 系统 在
切 削过程 中 自行产 生 的。 这个 意义上 讲 。 从 自激 振动 可
由图 １ 来表 示 。
为Ａ， 的振动 ， 时输 入 能量 大 于 阻尼 消耗 的能 量 ， 这 振 幅必 然逐 渐 增 大 ， 振 幅为 Ａ 时 ， 入 能量 与 阻尼 消 到 输 耗 的 能 量相 等 ， 幅就 稳定 在 Ａ ；（ ）如初 始 振 幅为 振 ３
Ａ”， 入 能量小 于 阻尼 消耗 的能量 ， 幅就 逐 渐减 小 ， 输 振 到 振 幅为 Ａ 时能 量平衡 ，振 幅依 旧稳 定 在 Ａ ；４ （ ）如
作 者简 介 ： 红卫 ， ，９ ９年 生 ， 张 男 １７ 中北 大 学 在 读 硕 士 研 究 生 。
深 孔 镗 削 振 动 机 理 研 究
张 红 卫 吴 伏 家
（ 中北 大学 车辆 与动 力 工 程 系 山西 太原 ００５ ） ３０ １
【 摘
要 】 介 绍深孔镗 削加工过程 中 自 激振 动产生的原理 ， 分析加 工过程中的切 削颤振机理 ， 总结 出为避免切削颤
振 。 杆 应 安 装 的 合 理 角度 。 镗
Ｊ０
ｆ ＣＳ ｔｎ ｔ ） （ ｔ＝１ ｓ ￣。 ＯＯ ｓ （ 一 ｄ ｔ ） Ｔ ｉｂ ）ｉ ｏ ｎ
所以， 只有 当 ０ ＜Ｔ 才 能 使 Ｅ ０也 就 是 只 有 １时 ＞，
当交 变 力超 前 于振 动位 移 在 ０ １ 闭 区间 范 围 内 ， 动 ～Ｔ 振 系统 才会 有 能量输 入 。 每一周 期 中有能 量输 入 ， 持 在 维 稳定 自振 的条 件还 不充 分 ， 入 振动 系统 的能量 ， 必 输 还
浅谈深孔加工技术
技术与应用A PPLICATION157ＯＣＣＵＰＡＴＩＯＮ2014 11摘 要：本文探讨了深孔加工的特点、关键技术、加工类型、刀具及结构等问题。
关键词：深孔加工 加工特点 关键技术 加工方法浅谈深孔加工技术文/杨营营所谓深孔，是指孔深与孔径之比大于5的孔。
深孔又分为一般深孔（L /d >5～20）、中等深孔（L /d >20～30）、超深孔（L /d >30～100）三类。
不同类型的深孔，其加工方法也不相同。
一、深孔加工的特点和关键技术1.深孔件加工的特点一是深孔加工时，孔轴线容易歪斜，钻削中钻头容易引偏。
二是刀杆受内孔限制，一般细而长，刚性差，强度低，车削时容易产生振动和“让刀”现象，使零件易产生波纹、锥度等缺陷。
三是钻孔或扩孔时切屑不易排出，冷却润滑液输入困难。
四是加工时难以观察孔的加工情况，加工质量不易控制。
2.深孔加工的关键技术深孔加工的关键技术是深孔刀具几何形状的确定和切削时的冷却、排屑问题。
在加工中可采用以下措施来保证加工质量：一是粗精加工分阶段进行，二是合理选择加工刀具，三是采用导向和辅助支承，四是配置冷却液输入装置。
二、深孔加工类型一是按其所用刀具分类，可分为实心钻孔法、镗孔法、套料钻孔法。
二是按运动形式分类，可分为工件旋转，刀具做进给运动；工件不动，刀具旋转又做进给运动；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。
三是按排屑方法分类，可分为外排屑、内排屑。
三、深孔加工刀具及其结构1.扁钻该刀具结构简单，容易制造，在钻削加工时冷却液由钻杆内部注入孔中，切屑从零件孔内排出，适用于精度和表面粗糙度要求不高的较短深孔。
图1 简易扁钻1-钻头 2-钻杆 3、4-紧固螺钉2.单刃外排屑小深孔钻该深孔钻由切削部分和钻杆焊接而成，切削部分用W 18Cr 4V 制造或硬质合金刀头镶制；钻杆为35#～45#钢无缝钢管，上压120°V 形槽用以排屑，中空可通过切削液，从自切削部分腰圆孔处进入切屑区域。
深孔加工
目录目录 (I)摘要................................................................................................................................................. I II ABSTRACT .................................................................................................................................... I V 第一章绪论. (1)1.1引言 (1)1.2深孔加工技术国内外现状 (1)1.2.1国外深孔加工技术发展现状 (1)1.2.2国内深孔加工技术发展现状 (3)1.3 深孔加工的特点 (4)1.4课题研究的背景、意义以及发展趋势 (5)1.5 课题的研究内容 (6)第二章深孔加工方法及问题分析 (7)2.1 深孔加工方法 (7)2.1.1 扁钻 (7)2.1.2 枪钻 (8)2.1.3 BTA深孔加工系统 (9)2.1.4 双管喷吸钻系统 (10)2.1.5 DF(Double Feeder system)系统 (11)2.1.6 单管内排屑深孔喷吸加工技术(SIED技术) (12)2.1.7 深孔扩钻(Counterboring)技术 (12)2.2 常用深孔加工方法对比分析 (13)2.3 深孔加工注意事项与问题分析 (14)2.3.1加工时应注意的问题 (14)2.3.2深孔钻常见问题及产生原因 (14)2.4深孔加工系统的选用 (15)2.5本章小结 (15)第三章深孔钻削的力学特性分析 (15)3.1深孔钻削刀具的力学模型 (16)3.1.1 BTA内排屑深孔钻的力学模型 (16)3.2深孔钻削各切削力的求解 (18)3.2.1钻削力的测量 (18)3. 2. 2钻削力分量求解 (19)3. 3导向块位置角的分布分析 (20)3.4 本章小结 (22)4.1 深孔钻削加工的动态钻削力 (22)4.2机床振动理论 (23)4.2.1金属切削过程的自激振动 (24)4.2.2强迫再生颤振 (31)4.2.3提高机床切削稳定性的基本途径 (33)4.3深孔钻削过程中的振动分析 (34)4.3.1深孔钻削加工过程的动力学模型 (34)4.3.2瞬时动态钻削力的计算 (36)4.3.3深孔钻削加工过程的振动分析 (37)4.4 本章小结 (38)第五章深孔钻削仿真分析 (38)5.1 深孔钻削加工仿真分析 (39)5.2本章小结 (47)第六章结论 (47)参考文献 (49)致谢 (52)摘要随着科学技术的进步，产品的更新换代周期越来越短，新型的高硬度、高强度、高精度零件不断涌现，无论是对深孔加工的效率、加工的质量，还是加工成本都提出了更高的要求。
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深孔加工的振动钻削与断屑
【摘要】本文结合生产实际，针对深孔加工存在的问题，通过切削实验，探讨了切屑形态变化与切削参数之间的关系，总结出断屑的最佳切削条件。
【关键词】深孔加工；振动钻削；断屑；加工精度
一、振动钻削简介
所谓振动切削就是在传统的切削过程中给刀具或工件以适当方向、一定频率和振幅的可控振动，使切削用量按给定的规律进行工作，一边切削，一边振动，形成一种本质上与传统切削过程不同的新颖的切削方式，实际上是一种脉冲切削。
其突出特点：瞬时切削速度高；刀具与工件接触是间断的、变化的。
二、振动钻削机理
（1）振动切削原理。
低频轴向振动钻孔是在钻头的轴向加上有规律的振动。
钻孔时，工件旋转，钻头边进给边做轴向振动。
振动切削时，根据刀具的振动频率和工件的运动速度的关系，均等地分割出工件上的lt的大小，并且使这一部分有规律地变形成为切屑。
如图1所示。
切削时，lt越短，lt越容易变形。
由于lt=v/f，那么，改变v 或f，都能控制lt的长度。
振动切削的效果是受lt的大小影响的。
决定振动切削性能的lt，在振动频率f一定的情况下，切削速度v 越低，lt就越短；在切削速度v一定的情况下，振动频率f越高，lt就越短。
（2）振动钻削的断屑机理。
假定以钻头开始切入的起始
点为坐标原点，钻头进给方向为正方向，则钻头切削刃上任意一点的轴向位移为：x=ms+■+asin（wt+φ）（1）。
当振动钻头相邻的波形不发生干涉时，切削层面积是连续不断的；而发生干涉时，切削层重复性间断，切削层单元保持一致。
如图2所示。
图中阴影部分是切削层面积。
图2所示为一周内切屑的形态与振动波形及其相位角的关系。
可见：当φ=0°时，波形无干涉，切屑为连续的带状切屑。
当φ=120°时，波形干涉，刀具由于切出、切入点不断变化，使得切屑间断，以利断屑、排屑。
相位角φ=0°时的波形。
发生干涉时的条件为：■1（4）。
由（4）式可知，要发生干涉，振幅和进给量必须满足以下条件：2a/s≥1，即s≤2a。
由以上分析可得发生干涉的必要条件为：一是进给量s必须小于双振幅2a；二是发生干涉时，入不能为整数，即f/n不能为整数。
由于相位角φ=2π（60f/n-k）=2π（λ-k），相位角入不同时，干涉情况不同，当φ接近于两个边界值φ1和φ2时，干涉区域很小。
三、实验数据分析
（1）断屑实验分析。
第一，断屑实验数据。
由表1可得出如下结论：一是当2a/s固定不变，使60f/n变化时，60f/n越接近整数，断屑效果越不好。
且当频转比f/n增大，切屑变小。
由理论分析可知，此时刀具振动波长减小，切削单元变小，因而有利断屑。
二是当2a/s、k（刀具振动一周内完整波形个数）固定时，相位角变化，实验中还发现φ=126°、φ=252°这两种条件下切屑大小基本相同，由理论分析可知：对称于180°位置，切削路程基本相同，因
而切屑大小基本相同。
第二，断屑原因分析。
一是切屑厚度的不断变化有利于断屑。
振动切削时，切屑厚度方向上留下与振动频率相关的波纹，在高压切削液和容屑空间作用、限制下，很容易从切屑的强度较差部位折断，达到断屑效果。
二是刀杆的轴向振动有利于断屑。
由于钻头的进给量很小，当轴向的振动双振幅大于进给量时，就实现了分离切削，切屑也就被强制性切断。
（2）加工精度分析。
第一，加工精度数据。
尺寸精度对比：普通切削时，圆度：9μm；振动切削，f=20hz，a=0.07mm时，圆度7μm；振动切削，f=28hz，a=0.07mm时，圆度6μm。
表面粗糙度对比：普通切削时，表面粗糙度ra：0.69μm；振动切削f=20hz，a=0.07mm时，表面粗糙度ra：0.33μm；振动切削f=28hz，a=0.07mm时，表面粗糙度ra：0.32μm。
第二，原因分析。
切削扭矩的减小有利于提高表面加工质量；良好的断屑效果有利于提高表面加工质量；抑制了积屑瘤的形成，有利于提高表面加工质量。
四、结论
综上可得如下结论：一是振动钻孔是由刀具运动造成断屑，比其它形式断屑可靠，是目前较为有效的断屑方法。
二是振动钻孔的切屑形态可通过改变切削参数来控制，以达到最佳状态。
三是振动钻孔是改善加工表面质量的有效途径，可广泛适用于深孔、精密孔的加工，应用前景广阔。
参考文献
[1]隈部淳一郎著.振动切削与深孔加工[m].北京：科学出版社，
1986
[2]颐崇衔著.金属切削原理[m].北京：机械工业出版社，1982。