管内排屑深孔钻削技术

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1、单管内排屑深孔钻削技术1.1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。如能改为内排屑，则可以保持钻头和枪杆为中空圆柱体，使钻头快速拆装和提高刀具刚性问题同时得到解决。1单管内排屑深孔钻的产生和发展20世纪内排屑深孔钻的发展，可概括为以下6项有里程碑的成果：1、单出屑口单管内排屑深孔钻基本结构的形成；2、用硬质合金取代工

2、具钢和高速钢作切削刃及导条，使加工效率大幅度提高；3、由单出屑口单切削刃发展成双出屑口的错齿结构；4、错齿焊接式结构进一步发展为硬质合金刀片机夹结构，最后发展为机夹可转位涂层刀片结构并实现了专业化制造；5、双管喷吸钻和DF系统喷吸钻的问世；6、SIED抽屑器和SIED刀具系列的发明。1.2最初的内排屑深孔钻结构有三种模式1)图2-1莫尔斯钻头。可以很方便地实现可快速拆装的方牙螺纹连接，一举克服了枪钻与钻杆不可拆卸的弊端，成为内排屑深孔刀具柄部的通用模式。2)整体深孔钻头钻头由整体的合金工具钢或高速钢制成。其切削刃部继承了枪钻

3、的单边刃自导向结构，柄部则借鉴了莫尔斯钻头和枪钻：当钻头直径＞22mm时采用方牙螺纹连接；钻头直径≤22mm时采用钻柄与钻杆对焊。这种钻头曾采用两种分屑方法以克服排屑故障。缺点：制造成本高，而且工效低（平均切削速度不超过20m/min），不易重磨。3）Beisner深孔钻二战后期的1942年，德国人Beisner设计出一种带3片硬质合金镶片（一片为切削刃，其余2片为导条）组成的单出屑口内排屑深孔钻（图2-3）。其外刃后刀面上磨出1~2个分屑刃，外刃前刀面磨有断屑台。钻头有一个封闭的空腔，后部有制口和方牙螺纹，与钻杆相应的外制

4、口和外方牙螺纹构成快速连接副。直到Beisner钻头的出现，内排屑深孔钻都是单出屑口的结构。这种内排屑钻头的明显优点在于钻头和枪杆的快速拆卸功能和刚度远大于枪钻，因而可以采用更大的进给量，工效高于枪钻。但在实用中很快就暴露出以下各种缺陷：钻头出屑口通道面积不足，对切屑的宽度和形态要求苛刻，必须根据工件材质的变化刃磨出与之相适应的断屑台（高度，宽度和过渡圆角R），使切屑成为小“C”形，并且切屑宽度不大于钻头直径的1/3。曾经有不少史料报道过这种单出屑口的内排屑硬质合金深孔钻的极限加工记录（例如，最小钻孔直径达φ6mm，达到的钻

5、孔深度超过孔径的300倍以上，等等）。但是，这些实验记录与生产实践中的应用效果并不能相提并论。要求操作人员根据不同的工件材质、钻头直径、进给量大小相应地控制断屑台尺寸参数和分屑刃参数，并且在切削刃重磨时，保持断屑台的参数不变，这在实践中几乎是行不通的。基于上述原因，当时欧洲的跨国研究机构“钻镗孔与套料协会”（BoringandTrepanningAssociation,简称BTA）对这种内排屑钻头加以总结后，推出了由双出屑口单管内排屑深孔钻和扩孔钻、套料钻三种内排屑深孔刀具组成的BTA刀具系列。20世纪60年代后，BTA刀具

6、基本上由瑞典SANDVIK/COROMANT公司独家生产，单出屑口的实体钻结构一律由双出屑口结构取代，又称为STS（single-tubesystem，单管钻）钻头。STS钻由φ18.4~65mm为焊接刀片结构，φ65~180mm的大直径钻头采取机夹可转位刀片的组装结构，分别见图2.4（a）和（b）。焊接刀片型BTA钻原来为可重磨式，其切削刀片和导条较长。但由于断屑台的刃磨涉及工件材质、进给量等复杂因素，加上刀具为错齿结构，中间齿的切削刃与其他齿的切削刃不在一个圆锥面上，因而一般企业用户基本不具备重磨条件，不得不在一次使用后

7、尚可重磨的情况下将钻头报废。20世纪80年代后，这种焊片式钻头一律改为短刀齿的一次性使用（Disposible）产品。BTA扩钻由BTA实体钻所派生，其排屑方法与实体钻相同。BTA扩钻的主要用途是对工件已有的粗孔（如无缝管孔、铸孔等）进行加工，也可对已钻出的较小孔进行扩大。目前，以商品形式提供的BTA扩钻，一律采用机夹可转位刀片型结构，仅有一片刀齿，见图2.5。直径大于100mm的扩钻，则设计成一种结构更复杂的直径可调式机夹结构。图2.6为BTA套料钻。其直径由φ120~250mm，可套出料芯φ32.5~142.5mm，全部

8、为机夹可转位结构。套料钻用于在大型棒料上钻出φ120mm以上的深孔。2.2BTA刀具的工作原理单管内排屑深孔机床的基本配置如图2-7。实体钻、扩钻或套料钻，都采用相同的供油和排屑方式。钻头的柄部有方牙螺纹与钻杆相连接。具有一定压力的切削液进入输油器5后通过钻杆外部的环状空隙流向切削刃部（钻