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深孔加工技術(shù)龐俊忠

中北大學(xué)，太原1深孔加工技術(shù)龐俊忠2幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題

因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，就以下幾個(gè)問(wèn)題做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：深孔加工技術(shù)介紹深孔加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)的研究情況2幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，就以下幾個(gè)問(wèn)題做個(gè)簡(jiǎn)單的介3一、引言1、深孔的定義

孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類(lèi)，也包括介于兩者之間的中深孔加工。一般規(guī)定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d＞5的孔稱(chēng)為深孔；L/d<5的孔稱(chēng)為淺孔。2、深孔加工技術(shù)

深孔加工技術(shù)是深孔刀具、輔具和機(jī)床及其相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。其中，深孔刀具及其排屑技術(shù)是決定整個(gè)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。深孔加工技術(shù)最初是在國(guó)防軍工生產(chǎn)部門(mén)應(yīng)用，用來(lái)加工槍管和炮筒。二戰(zhàn)后，深孔加工技術(shù)的主陣地由槍炮制造逐步向廣泛的經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，成為機(jī)械制造技術(shù)的一個(gè)重要分支。從而對(duì)深孔加工技術(shù)提出了商品化的要求（可靠性、高工效、高加工質(zhì)量、低成本、易操作）。但深孔加工刀具和技術(shù)的發(fā)展，始終是圍繞著解決順利排屑，提高加工質(zhì)量，提高加工效率，降低加工成本和易操作性等中心課題而進(jìn)行的。3一、引言4

深孔加工技術(shù)，通常指的就是深孔鉆削技術(shù)，它和車(chē)削、銑削等加工方法不同，其刀具本身進(jìn)入工件，并在封閉的條件下進(jìn)行切削，因而受到較多的限制。其特點(diǎn)有：

(1)、在工作過(guò)程中，無(wú)法直接觀察刀具的工作情況，目前只能憑經(jīng)驗(yàn)通過(guò)不斷觀察鐵屑形狀和手摸鉆桿等手段來(lái)判斷刀具的工作情況；(2)、不可能制成具有足夠的剛度與足夠牢靠的刀具和夾具，如鉆桿細(xì)而長(zhǎng)，鉆出的孔不可避免地會(huì)產(chǎn)生某些偏差。如走偏，孔中心線(xiàn)彎曲等。(3)、鉆頭工作條件惡劣；切屑是在不能保證其正常形成的不良條件下產(chǎn)生的：整個(gè)切削刃全部參加工作，切屑寬度大，易產(chǎn)生振動(dòng)；切削刃上各點(diǎn)的切削速度不同等。(4)、斷屑與排屑困難，在孔內(nèi)鉆頭鉆桿要占據(jù)很大一部分空間，排屑空間受到限制，而且切屑難以自動(dòng)排出。(5)、刀具的散熱冷卻條件不好。引言4深孔加工技術(shù)，通常指的就是深孔鉆削技術(shù)，它和車(chē)53、背景及應(yīng)用

起源：深孔加工技術(shù)產(chǎn)生于對(duì)槍炮管的制造過(guò)程。二戰(zhàn)結(jié)束前的幾個(gè)世紀(jì)中，深孔加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用一直被局限于相對(duì)封閉的軍工領(lǐng)域，并以其高難度、高成本和神秘性而聞名于制造業(yè)。應(yīng)用領(lǐng)域：20世紀(jì)50年代。世界格局進(jìn)入以和平和建設(shè)為主調(diào)的時(shí)代，深孔加工技術(shù)隨之脫穎而出，成為“軍轉(zhuǎn)民”技術(shù)中的一朵奇葩，迅速被擴(kuò)展應(yīng)用于能源采掘、航空航天、發(fā)動(dòng)機(jī)制造、機(jī)床汽車(chē)制造、石化及輕重化工、紡織機(jī)械、飼料機(jī)械、冶金、儀器儀表等廣泛的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)狀：歐、日、美等先進(jìn)工業(yè)國(guó)，早在20世紀(jì)50年代就紛紛開(kāi)展了深孔加工技術(shù)的學(xué)術(shù)和應(yīng)用研究，六七十年代形成專(zhuān)業(yè)化的深孔刀具和深孔機(jī)床裝備制造體系，少數(shù)跨國(guó)公司迄今仍壟斷著世界深孔加工裝備市場(chǎng)，如瑞典山特維克（SANDVIK）、德國(guó)TBT公司、BOTEK公司等。使深孔加工技術(shù)成為制造技術(shù)門(mén)類(lèi)中成本最為昂貴的技術(shù)之一。引言53、背景及應(yīng)用引言6

二、深孔加工系統(tǒng)2.1分類(lèi)

深孔加工系統(tǒng)通常以深孔加工中所用的冷卻、排屑裝置來(lái)分類(lèi)的?？煞譃闃屻@系統(tǒng)、BTA系統(tǒng)、噴吸鉆系統(tǒng)和DF系統(tǒng)。下面分別就上述系統(tǒng)作一介紹：2.2槍鉆系統(tǒng)及其配置槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由機(jī)床、槍鉆、中心架、鉆套、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤(rùn)滑油路系統(tǒng)組成。其工作原理是：切削液通過(guò)尾架上輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部，到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的V型槽中排出。由于切屑由鉆頭和鉆桿外部排出，容易擦傷已加工孔表面，其加工質(zhì)量要低于內(nèi)排屑方式的系統(tǒng)（隨后介紹）。該系統(tǒng)主要用于小直徑（一般＜20mm）深孔加工。

6二、深孔加工系統(tǒng)7

圖1槍鉆系統(tǒng)槍鉆是一種比較古老的深孔加工刀具，最初用于加工槍管，故名為槍鉆。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表，也是小直徑（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。目前，硬質(zhì)合金槍鉆的最小直徑為0.5mm；鉆孔深度與直徑之比超過(guò)100，最大可至250；鉆孔精度為IT7一IT9；鉆孔表面粗糙度Ra為3.2一0.4μm。

槍鉆加工系統(tǒng)7圖1槍鉆系統(tǒng)槍鉆是一種比較古老82.2.1槍鉆

作為槍鉆系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分----槍鉆(刀具)，在其加工系統(tǒng)中占有極其重要的地位。圖2顯示了槍鉆的外觀以及所加工深孔的類(lèi)別；圖3顯示了槍鉆刀頭的外觀結(jié)構(gòu)及形式；圖4顯示了槍鉆的結(jié)構(gòu)與組成，槍鉆由頭部1、鉆桿2和傳動(dòng)部3組成，頭部材料由高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，并與鉆桿焊接在一起，目前主要是硬質(zhì)合金槍鉆。焊接后校直、精磨。槍鉆是一種加工較小直徑孔的代表性工具，結(jié)構(gòu)比較完善，運(yùn)用范圍廣泛，已被普遍使用。槍鉆發(fā)明于1930年左右，它是歷史上最早用于生產(chǎn)的具有連續(xù)供油排屑、有自導(dǎo)功能、能鉆出尺寸、形位精度很高深孔，而且生產(chǎn)率較高的深孔鉆頭，以后出現(xiàn)的各種深孔刀具，都在很大程度上繼承了它切削部分的基本特征。與扁鉆、麻花鉆等傳統(tǒng)的孔加工刀具對(duì)比，槍鉆同時(shí)實(shí)現(xiàn)了深孔加工的三項(xiàng)基本要求：槍鉆82.2.1槍鉆槍鉆9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高壓切削液作用下連續(xù)進(jìn)行刀具的潤(rùn)滑冷卻和排屑；(2)由于采用單邊刃結(jié)構(gòu)使軸向切削力和扭矩明顯降低，使鉆頭的穩(wěn)定性增大；(3)由于導(dǎo)條的導(dǎo)向作用和對(duì)孔壁的擠壓作用，不會(huì)走偏；其特點(diǎn)有：1).避免了雙刃鉆因有橫刃而在軸心線(xiàn)上的零切削速度，有橫刃的鉆頭，切削時(shí)金屬被擠壓而引起軸向力大為增加，使鉆頭強(qiáng)烈振動(dòng)，鉆頭容易走偏，鉆出的孔偏斜；2).鉆頂和工件形成M形的槽，該槽有定向作用；3).加工過(guò)程中形成一根零位芯棒，減小了軸向力。減小了孔中心線(xiàn)的走偏，并給鉆頭以附加的引導(dǎo)；⑷.能連續(xù)排屑，工件一次裝夾鉆通，不用掉頭裝夾，節(jié)約工時(shí)。槍鉆9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高壓切削液作用下連續(xù)進(jìn)10槍鉆槍鉆主要不足之處有：冷卻系統(tǒng)壓力很高，例如鉆長(zhǎng)徑比為30，直徑為4mm的深孔，至少要達(dá)到9.5MPa的壓強(qiáng)才能保證順利排屑；當(dāng)采用鉆頭回轉(zhuǎn)方式加工時(shí)，鉆頭的轉(zhuǎn)速和鉆桿的長(zhǎng)度均受到嚴(yán)格的制約；由于鉆桿的中心不對(duì)稱(chēng)性，和圓型鉆桿相比，其扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度較低；鉆通深孔后，必須從原路返回，容易劃傷孔壁并可能損傷鉆頭由于切屑與已加工孔表面接觸，也容易產(chǎn)生表面劃傷；10槍鉆槍鉆主要不足之處有：11圖2槍鉆外觀及所加工深孔的形式槍鉆11圖2槍鉆外觀及所加工深孔的形式槍鉆12圖3槍鉆刀頭的外觀及形式槍鉆12圖3槍鉆刀頭的外觀及形式槍鉆13圖4槍鉆的結(jié)構(gòu)槍鉆13圖4槍鉆的結(jié)構(gòu)槍鉆142.2.2槍鉆機(jī)床

作為刀具和加工方法的載體----機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展也得到了很大的提高。向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。深孔機(jī)床從控制方面來(lái)講，有兩軸控制的加工回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床，也有三軸控制的加工非回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床及加工中心FMC，以及針對(duì)加工特殊工件而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用深孔機(jī)床。目前，對(duì)于微小孔深孔槍鉆機(jī)床，其轉(zhuǎn)速已達(dá)到25000RPM；柔性制造單元的出現(xiàn)，極大地提高了加工效率，進(jìn)給速度達(dá)4m/min；中等孔徑的機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動(dòng)化。綠色加工的方向發(fā)展。

槍鉆機(jī)床142.2.2槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床15鉆削范圍：2mm-22mm轉(zhuǎn)速：0–12000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：10m/min

槍鉆機(jī)床圖5通用槍鉆數(shù)控機(jī)床（1軸到4軸可選）15鉆削范圍：2mm-22mm槍鉆機(jī)床圖5通16槍鉆機(jī)床鉆削范圍：0.6mm-6mm轉(zhuǎn)速：0–25000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

圖6微型深孔槍鉆數(shù)控機(jī)床（2軸或4軸可選）16槍鉆機(jī)床鉆削范圍：0.6mm-6mm圖6微型深孔17槍鉆機(jī)床圖7深孔鉆削單元：X、Y、Z、W、B、C-6軸控制鉆削范圍：6mm-50mm轉(zhuǎn)速：0–4500RPM 進(jìn)給速度：0-4000mm/min快進(jìn)速度：12m/min

17槍鉆機(jī)床圖7深孔鉆削單元：X、Y、Z、W、B、C-6182.3BTA系統(tǒng)及其配置由于槍鉆的一些缺陷，1943年Beisner發(fā)明了一種內(nèi)排屑深孔鉆，由于該種結(jié)構(gòu)于1945年得到歐洲“鉆孔與套料協(xié)會(huì)（BoringandTrepanningAssociation,縮寫(xiě)為BTA）”的確認(rèn)和推廣，通稱(chēng)為BTA鉆。由此產(chǎn)生了BTA鉆削系統(tǒng)，如圖8所示；經(jīng)BTA推薦的深孔刀具共有三種：用于實(shí)體材料鉆深孔的BTA鉆，擴(kuò)鉆和套料鉆。擴(kuò)鉆用于對(duì)已鉆孔的進(jìn)一步擴(kuò)大和對(duì)毛坯粗孔的加工，特別用于以較小尺寸規(guī)格的深孔機(jī)床鉆較大的孔。套料鉆用于從實(shí)體上取出大直徑或貴重金屬料芯，其所需機(jī)床功率也小得多。在三種鉆頭中，以BTA（實(shí)體）鉆應(yīng)用最廣，對(duì)深孔鉆發(fā)展的影響也最深遠(yuǎn)。同槍鉆相比，BTA鉆具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴.鉆頭與鉆桿裝卸方便；

BTA系統(tǒng)182.3BTA系統(tǒng)及其配置BTA系統(tǒng)19⑵.排屑難度相應(yīng)減小，使BTA鉆削系統(tǒng)適合于加工大直徑深孔；⑶.由于BTA鉆的相對(duì)供油面積比槍鉆的大得多，排屑空間大，BTA鉆削系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的壓力明顯降低；⑷.在鉆頭直徑，鉆桿全長(zhǎng)和鉆桿材質(zhì)相同的條件前提下，BTA鉆桿的扭轉(zhuǎn)剛度約為槍鉆鉆桿的2.4倍，彎曲剛度也遠(yuǎn)高于槍鉆鉆桿，因而B(niǎo)TA鉆可采用大進(jìn)給量，鉆桿的抗振能力也高于槍鉆，這對(duì)提高鉆孔工效和加工質(zhì)量均為有利；⑸.鉆桿的質(zhì)心與中軸重合，且扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度與剛度大于槍鉆的V形鉆桿，這一優(yōu)勢(shì)使BTA鉆特別適合于“工件固定，鉆頭旋轉(zhuǎn)”的鉆深孔方式；(6).由于切屑從鉆桿內(nèi)部排出，切屑不會(huì)劃傷已加工表面，已加工表面質(zhì)量較好；

BTA系統(tǒng)19⑵.排屑難度相應(yīng)減小，使BTA鉆削系統(tǒng)適合于加工大直徑深20

圖8BTA系統(tǒng)

BTA系統(tǒng)20圖8BTA系統(tǒng)BTA系統(tǒng)212.3.1BTA鉆圖9顯示了焊接式BTA鉆頭和機(jī)夾式BTA鉆頭的形式，包括單刃內(nèi)排屑鉆頭、多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑鉆；圖10顯示了BTA鉆頭的結(jié)構(gòu)組成，包括鉆頭體、刀片、導(dǎo)條；圖11顯示了其它BTA刀具形式，包括BTA擴(kuò)鉆、推鏜頭、拉鏜頭及套料；擴(kuò)孔、鏜孔是對(duì)孔進(jìn)一步加工，擴(kuò)孔是以擴(kuò)大已鉆孔的大小為目的，可以擴(kuò)一次、二次或多次，并不特別注重孔的加工質(zhì)量，而鏜孔則是以提高孔的加工質(zhì)量為目的的；套料加工適合較大孔的加工，從中掏出一個(gè)小于已加工孔徑40-60mm芯棒，其結(jié)果是提高了材料的利用率，同時(shí)，也減小了機(jī)床的功率負(fù)荷。圖12顯示了其套料的加工原理圖。

BTA鉆212.3.1BTA鉆BTA鉆22

圖9BTA鉆頭

(a)單刃焊接BTA鉆頭

(b)多刃錯(cuò)齒焊接BTA鉆頭

(c)單刃機(jī)夾BTA鉆頭

(d)多刃錯(cuò)齒機(jī)夾BTA鉆頭

BTA鉆22圖9BTA鉆頭(a)23

圖10BTA鉆頭結(jié)構(gòu)組成

BTA鉆23圖10BTA鉆頭結(jié)構(gòu)組成B24

圖11其它BTA深孔加工刀具

(a)BTA擴(kuò)鉆

(b)BTA拉鏜頭

(c)BTA推鏜頭

(d)BTA套料鉆

BTA鉆24圖11其它BTA深孔加工刀具(a)BTA25套料鉆套料鉆削也是在實(shí)體材料上鉆削，但是套料鉆不是將所有的材料鉆削為切屑，而是在孔的中央留下了一個(gè)實(shí)體的“核”。由于這種方法所需機(jī)床功率小，所以經(jīng)常用于小功率要求的場(chǎng)合。若加工工件材料十分昂貴，中間剩下的材料也可用作材料檢測(cè)分析，或重新處理作它用。鉆盲孔時(shí)，當(dāng)“核”掉下有可能引起崩刃，因此必須將鉆頭取下更換刀片，此時(shí)，再次將鉆頭導(dǎo)向入孔將會(huì)十分困難。

圖12套料加工套料鉆25套料鉆圖12套料加工套料鉆262.3.2BTA鉆深孔機(jī)床

作為BTA深孔刀具和深孔加工技術(shù)的載體----BTA鉆深孔機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展，同樣向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。

BTA鉆深孔機(jī)床主要以臥式形式較多，由于鉆孔大而長(zhǎng)，所以顯得這類(lèi)機(jī)床身長(zhǎng)個(gè)大，其運(yùn)動(dòng)配置有工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給；工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)；工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)；工件固定，刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給。目前，這類(lèi)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動(dòng)化。綠色加工的方向發(fā)展。內(nèi)排屑深孔機(jī)床262.3.2BTA鉆深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床27鉆削范圍：18-65mm（18-100mm）轉(zhuǎn)速：0-6000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖13BTA深孔機(jī)床27鉆削范圍：18-65mm（18-100mm）內(nèi)排屑深孔28內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖14BTA深孔機(jī)床加工齒輪箱軸28內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖14BTA深孔機(jī)床加工齒輪箱軸29內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖15帶有液壓加緊虎鉗的BTA深孔機(jī)床29內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖15帶有液壓加緊虎鉗的BTA深30內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖16帶有龍門(mén)式上下料的的BTA深孔機(jī)床30內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖16帶有龍門(mén)式上下料的的BTA312.4噴吸鉆系統(tǒng)及其配置噴吸鉆系統(tǒng)是為了克服槍鉆系統(tǒng)造價(jià)太高、而B(niǎo)TA鉆容易堵屑的缺陷，瑞典SANDVIK公司于1963年推出了一種利用高速流體負(fù)壓效應(yīng)，從鉆桿后部抽吸切屑的“噴吸鉆”，大大改善了排屑狀況，提高了切削效率。噴吸鉆的特點(diǎn)是：首先，由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，不僅改善了排屑狀況，還使整個(gè)液壓系統(tǒng)油壓明顯降低；其次，由于這種系統(tǒng)不需要嚴(yán)格的密封，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)要求也比較簡(jiǎn)單，即便通用車(chē)床經(jīng)簡(jiǎn)單改造也可用于深孔加工，從而大大降低了設(shè)備投資。圖17為噴吸鉆系統(tǒng)及加工原理圖。

噴吸鉆系統(tǒng)312.4噴吸鉆系統(tǒng)及其配置噴吸鉆系統(tǒng)32

圖17噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)32圖17噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)33

噴吸鉆：對(duì)于噴吸鉆系統(tǒng)，其機(jī)床與BTA鉆機(jī)床一樣，所以，我們主要介紹噴吸鉆。噴吸鉆鉆頭的切削部分和柄部設(shè)計(jì)，完全繼承了BTA鉆，唯一的區(qū)別是在鉆頭柄部?jī)?nèi)腔加焊上一根壁內(nèi)管（故又稱(chēng)“雙管?chē)娢@”）。內(nèi)管不受切削力，其尾部切出兩排向后30度的月牙形槽如圖17所示。

噴吸鉆的優(yōu)點(diǎn)是：(1)由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，改善了排屑狀況，使液壓系統(tǒng)壓力明顯降低；(2)噴射鉆也有其自身的局限性，由于雙管的原因，使得排屑空間受到限制。在孔小的情況下，無(wú)法替代槍鉆加工，而在孔較大的情況下，由于排屑空間充分，也不必要使用噴吸鉆，即不能取代BTA鉆。其加工孔范圍在φ18-φ65mm較為合適。噴吸鉆33噴吸鉆：對(duì)于噴吸鉆系統(tǒng)，其機(jī)床與BTA鉆機(jī)床一樣，所以34

圖18噴吸鉆

(a)單刃噴吸鉆

(b)雙刃錯(cuò)齒噴吸鉆噴吸鉆34圖18噴吸鉆(a)35

圖19噴吸鉆組成噴吸鉆35圖19噴吸鉆組成噴吸鉆362.5DF鉆系統(tǒng)及其配置DF(DoubleFeederSystem)鉆系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代中期由日本冶金股份有限公司推出。它是針對(duì)噴吸鉆改進(jìn)的一種深孔系統(tǒng)。DF鉆的主要貢獻(xiàn)在于：它不僅改善了BTA鉆的排屑狀況，同時(shí)又?jǐn)U展了內(nèi)排屑鉆頭加工小深孔的范圍。據(jù)報(bào)道，國(guó)外使用DF鉆加工小直徑深孔的最高記錄為φ6(無(wú)具體長(zhǎng)度和其它詳細(xì)數(shù)據(jù))，有具體數(shù)據(jù)的記錄為φ9mm,長(zhǎng)度300mm。國(guó)內(nèi)早在1980年左右開(kāi)始推廣，但用于實(shí)際生產(chǎn)的DF鉆孔記錄，孔的直徑均在14毫米以上。DF鉆系統(tǒng)特別適合φ6-φ30mm的深孔。圖20顯示了DF系統(tǒng)的工作原理與組成，與BTA區(qū)別之處在抽屑裝置，抽屑裝置與刀具進(jìn)給合為一體，其組成由鉆桿夾頭、前噴嘴。后噴嘴、密封件、進(jìn)油管、出屑管等組成。從液壓站來(lái)的冷卻液一分為二，2/3進(jìn)入輸油器，1/3進(jìn)入抽屑器；后一支冷卻液通過(guò)前后噴嘴的錐形間隙而加速，在鉆桿尾端形成圓錐面的射流，從而使得鉆桿末端產(chǎn)生負(fù)壓抽吸作用，獲得加速和順暢排屑的目的。

DF鉆系統(tǒng)362.5DF鉆系統(tǒng)及其配置DF鉆系統(tǒng)37

圖20DF鉆系統(tǒng)

DF鉆系統(tǒng)37圖20DF鉆系統(tǒng)DF鉆系38

DF鉆頭DF鉆頭：DF深孔鉆頭在結(jié)構(gòu)上與BTA鉆頭相似，幾何參數(shù)與BTA鉆頭一樣，如圖21所示，不同之處是DF鉆頭的頭部須與孔壁形成一反壓間隙，其形式有兩種：一是用鉆頭體與鉆頭直徑之差確定反壓間隙；而是在鉆頭體上做一個(gè)圓柱形凸起環(huán)頸，與孔壁形成反壓間隙(圖21)

圖21DF鉆頭38DF鉆頭DF鉆頭：DF深孔鉆頭在結(jié)構(gòu)上與BTA鉆頭相似39

三、中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀中北大學(xué)兵器工藝研究所（即機(jī)械制造工藝研究所），是在我國(guó)兵工專(zhuān)家、兵總輕兵器行業(yè)總顧問(wèn)王峻教授領(lǐng)導(dǎo)下，自力更生創(chuàng)建的國(guó)內(nèi)唯一深孔加工技術(shù)研究基地。自1982年成立以來(lái)，共培養(yǎng)研究生70余人，研究所擁有完善的深孔加工裝備（可加工深孔長(zhǎng)度達(dá)6米的大型深孔加工機(jī)床5臺(tái)、床身達(dá)24米的深孔珩磨機(jī)1臺(tái)，能進(jìn)行槍鉆加工及DF鉆加工的中小深孔機(jī)床2臺(tái)、另外還有數(shù)控鏜銑加工心中心、數(shù)控車(chē)床、線(xiàn)切割機(jī)床若干臺(tái)）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、測(cè)試設(shè)施和小批量新型刀具的生產(chǎn)手段。自1985年以來(lái)，累計(jì)完成部省級(jí)重大深孔科研成果6項(xiàng)，完成自擬課題20余項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利4項(xiàng)。

39三、中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀中北大學(xué)40重要研究成果有：⑴、單出屑口內(nèi)排屑噴吸鉆

（ZL01249999.4）。目前已研制出φ4mm—φ25mm新型深孔鉆和鉸刀并用于生產(chǎn)完全成功，它是20世紀(jì)對(duì)外排屑深孔刀具（槍鉆）的一次劃時(shí)代革命，可以全面取代槍鉆而成為國(guó)際通用的新型小深孔加工刀具：刀桿剛度比槍鉆刀桿大1.5倍（因而工效高、加工質(zhì)量好、且可加工超深小孔）；油壓?。ū葮屻@低50%）；結(jié)構(gòu)工藝完善，制造成本低；刀具壽命高（比焊片式鉆頭、鉸刀總壽命提高一倍）。⑵、單管?chē)娢@負(fù)壓抽屑器（ZL93115084.1）。它是與前項(xiàng)發(fā)明配套使用的新型輔具，已在我們新研制的數(shù)控高速深孔鉆床上正式配置成功，也可以用于改造槍鉆深孔機(jī)床或普通車(chē)床。研究成果40重要研究成果有：研究成果41(3)、內(nèi)排屑單刃深孔噴吸鉸刀(ZL01249997.8)噴吸鉸刀結(jié)構(gòu)上采用與噴吸鉆相近似的構(gòu)造，可與單管?chē)娢@機(jī)床配套使用。采用圓管狀刀桿，提高了刀具的剛性，增強(qiáng)了出屑口的出屑能力，有利于連續(xù)型切屑的通過(guò)。(4)、內(nèi)排屑單刃深孔鏜頭(ZL01250001.1)(5)、φ100-φ130mm炮管光鏜加工新工藝

該項(xiàng)目由兵器工業(yè)總公司軍品部簽定，是一套高效率、高精度、高質(zhì)量的大深孔加工新工藝，極大地提高了我國(guó)炮膛加工的技術(shù)水平。(6)、深孔刀具系列產(chǎn)品生產(chǎn)研制該項(xiàng)目由兵總科技局簽定，新型深孔刀輔具研制屬于創(chuàng)新型。研究成果41(3)、內(nèi)排屑單刃深孔噴吸鉸刀(ZL01249997.842(7)、精密深孔高速鏜鉸技術(shù)及機(jī)夾高速鏜頭它用于φ25mm以上的所有大、中直徑深孔的高效精加工?？刹捎酶鞣N新型材料刀片對(duì)各種高強(qiáng)度、高硬度、超長(zhǎng)、高精度深孔進(jìn)行高速精密加工。對(duì)實(shí)心材料，可用鉆、鏜兩次高速加工，質(zhì)量高于珩磨，工效比傳統(tǒng)工效高5倍以上；例如，對(duì)φ100mm的27SiMn(調(diào)質(zhì)HRC38—42)熱軋無(wú)縫管，切深3mm，一次鏜出IT5,Ra0.4的精密孔，每米機(jī)動(dòng)時(shí)間13.5分鐘。(8)、用于槍鉆系統(tǒng)的負(fù)壓抽屑器。用于替代現(xiàn)用的排屑裝置，可使油路壓力降低50%，特別適用于φ8mm以下的超長(zhǎng)深孔加工,已獲成功。(9)、高速、多功能深孔機(jī)床研制

一九九二年以來(lái)，我們受廠(chǎng)家委托，已設(shè)計(jì)制造出三種高速數(shù)控深孔鉆床共5臺(tái)，兼容φ3mm—φ25mm小深孔的內(nèi)外兩種排屑方式加工。圖22所顯示的雙軸深孔鉆床是為山西柴油機(jī)廠(chǎng)軸類(lèi)零件加工而設(shè)計(jì)的。研究成果42(7)、精密深孔高速鏜鉸技術(shù)及機(jī)夾高速鏜頭研究成果43研究成果

圖22雙軸深孔鉆床鉆削范圍：6mm-30mm轉(zhuǎn)速：0–5000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

43研究成果圖22雙軸深孔鉆44中北大學(xué)工藝所針對(duì)目前幾種深孔鉆的特點(diǎn)，從射流和負(fù)壓機(jī)理研究入手，找到影響負(fù)壓效應(yīng)的主參數(shù)及其作用規(guī)律，研制一種“參數(shù)可調(diào)式”高效抽屑器，對(duì)內(nèi)排屑鉆頭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，推出一種可覆蓋大小深孔的內(nèi)排屑單管?chē)娢@系列，研制一套與上述鉆頭和抽屑器配套使用的深孔精加工刀具，即我們把它稱(chēng)之為SIED深孔加工技術(shù)或稱(chēng)SIED技術(shù)，是單管內(nèi)排屑噴吸式深孔加工技術(shù)，英文名稱(chēng)為“SingletubeInnerchip-removalEjectorDeepholemachiningTechnology”。研究成果44中北大學(xué)工藝所針對(duì)目前幾種深孔鉆的特點(diǎn)，從射流和負(fù)壓機(jī)理45實(shí)際上，DF系統(tǒng)也是單管內(nèi)排屑噴吸鉆，但其鉆頭結(jié)構(gòu)完全沿襲了BTA鉆，其抽屑器功能不完善，故發(fā)明者將其定名為DoubleFeederSystem（雙供油系統(tǒng)），以示其與BTA鉆的區(qū)別僅僅在于“DoubleFeeder”。我們所研究的SIED技術(shù)，不僅要有完善的抽屑系統(tǒng)，而且刀具系統(tǒng)與所有各類(lèi)深孔刀具均不相同，綜合所有深孔刀具的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)質(zhì)上又有創(chuàng)新，包含了鉆頭、擴(kuò)鉆、套料鉆、鉸刀和鏜頭。SIED深孔加工技術(shù)的優(yōu)越性(1)在高效能抽屑器的支持下，使單管內(nèi)排屑深孔鉆的加工范圍覆蓋大小直徑深孔，解決國(guó)際上“內(nèi)排屑深孔鉆不能鉆小孔”、“槍鉆不適用于大直徑深孔加工”兩大難題。研究成果45實(shí)際上，DF系統(tǒng)也是單管內(nèi)排屑噴吸鉆，但其鉆頭結(jié)構(gòu)完全沿46（2）、與槍鉆相比，采用整體式（鉆頭與鉆桿對(duì)焊為整體）SIED鉆，鉆桿扭轉(zhuǎn)剛度為槍鉆的2.8倍，焊縫強(qiáng)度提高1倍。因此在保證同一加工精度和表面質(zhì)量的前提下，可采用比槍鉆更大的切削用量，從而獲得更高的生產(chǎn)率；SIED鉆在制造工藝難度上比槍鉆優(yōu)越得多，制造成本低且易于國(guó)產(chǎn)化；安裝、刃磨、密封均優(yōu)于槍鉆；鉆桿可回收重新使用；SIED鉆的油壓僅為槍鉆的1/3，因此機(jī)床成本遠(yuǎn)低于槍鉆，且可用其它深孔機(jī)床或車(chē)床類(lèi)機(jī)床改裝，易于迅速普及推廣。(3)、與其他內(nèi)排屑深孔鉆（BTA、雙管?chē)娢@、DF）相比，在大中口徑深孔鉆結(jié)構(gòu)中采用方牙螺紋聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的同等條件下，SIED鉆只需一個(gè)出屑口，不需設(shè)置斷屑臺(tái)，因而有兩大優(yōu)勢(shì)：鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于國(guó)產(chǎn)化制造，成本低；SIED可多次重磨，刀具綜合成本比其它內(nèi)排屑鉆頭低得多，使深孔加工的成本大幅度降低。研究成果46（2）、與槍鉆相比，采用整體式（鉆頭與鉆桿對(duì)焊為整體）S47(4)、SIED刀具門(mén)類(lèi)齊全，不僅有用于實(shí)體材料加工的SIED鉆頭和套料鉆系列，而且有SIED擴(kuò)鉆、中小深孔精加工用鉸刀和大直徑深孔用機(jī)夾鏜頭。可全方位用于所有深孔粗精加工及對(duì)已有鑄件孔、無(wú)縫管深孔進(jìn)行深孔加工。φ12mm以下SIED鉆，采用新型的剛性復(fù)合鉆桿，解決小孔深孔鉆鉆桿細(xì)長(zhǎng)、剛性低、易折斷，進(jìn)給量小及鉆具價(jià)格高昂、難制造的問(wèn)題。(5)、所有SIED刀具構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)、工藝高度相似的成組系列，易于實(shí)現(xiàn)多品種小批量成組化生產(chǎn)。所有SIED刀具、輔具、機(jī)床已構(gòu)成一個(gè)《SIED深孔加工裝備編碼系統(tǒng)》，從定貨、設(shè)計(jì)、備料、生產(chǎn)、驗(yàn)收、交貨、成本核算,均可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理,解決深孔裝備品類(lèi)繁多、定貨批量小、生產(chǎn)準(zhǔn)備復(fù)雜、交貨期長(zhǎng)的老大難問(wèn)題（如國(guó)外小批量交貨期為6個(gè)月，而SIED刀具的供貨期可縮短為15天，SIED機(jī)床的交貨期可縮短為3個(gè)月）。研究成果47(4)、SIED刀具門(mén)類(lèi)齊全，不僅有用于實(shí)體材料加工的S48（6）、所有新型刀具材料均可用于SED刀具的制造（除硬質(zhì)合金外，已采用涂層高速鋼、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷刀片、電鍍金剛石刀片），因此能及時(shí)保證用戶(hù)對(duì)各種材料工件加工的特殊需要。在大深孔精鏜頭上采用超硬刀具材料，解決大深孔難加工管件的高速精加工問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)以鏜代珩。研究成果48（6）、所有新型刀具材料均可用于SED刀具的制造（除硬質(zhì)49

對(duì)外合作BTA鉆（φ20mm—φ65mm）為國(guó)際通用的中大直徑新型深孔鉆頭，因國(guó)內(nèi)需求甚廣，也是我們的一個(gè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。九二年已完成產(chǎn)品系列的設(shè)計(jì)和試制，部鑒定為國(guó)際水平。自一九九零年第一次在《新技術(shù)新工藝》期刊上公布我們的研制成果后，國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)人來(lái)函，要求提供新型深孔刀具、機(jī)床、輔具，委托解決深孔關(guān)鍵件加工者，絡(luò)繹不絕，且以年增50%的速率增加。僅九三年一年多來(lái)，累計(jì)接待參觀咨詢(xún)洽談技術(shù)支援項(xiàng)目、簽定刀具、機(jī)床供貨合同、來(lái)料加工合同者達(dá)200多次，承接合同供貨總值達(dá)250萬(wàn)元?，F(xiàn)在，我所已取得了良好的發(fā)展勢(shì)頭。目前，已于西飛國(guó)際簽定百萬(wàn)元的深孔機(jī)床改造合同，用于深孔大腹擴(kuò)孔，如圖23所示，并研制出相應(yīng)的擴(kuò)孔刀具。對(duì)外合作49對(duì)外合作對(duì)外合作50

圖23西飛國(guó)際深孔機(jī)床改造(所加工樣件)對(duì)外合作50圖23西飛國(guó)際深孔機(jī)床改造(所加工樣件)對(duì)51

在承攬深圳市冠標(biāo)電子技術(shù)有限公司的沖擊發(fā)生裝置試制中，加速炮管是制造難度最大的，材料為高強(qiáng)度炮鋼P(yáng)CrNi3MoVA，熱處理到HRC40，加工孔直徑φ20mm，粗糙度不低于Ra1.6μm，孔長(zhǎng)達(dá)4250mm，長(zhǎng)徑比達(dá)212倍，我們通過(guò)一次鉆孔即達(dá)到了要求，其偏差不到0.5mm，工件如圖24所示。另外，還有難加工材料316L不銹鋼管的精加工，如太鋼不銹無(wú)縫鋼管的精密鏜孔，鏜孔長(zhǎng)度達(dá)6300mm，孔徑φ37.8mm，對(duì)外合作

圖24深圳冠標(biāo)公司高強(qiáng)度、高硬度、超長(zhǎng)孔加工51在承攬深圳市冠標(biāo)電子技術(shù)有限公司的沖擊發(fā)52

四、深孔加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)綜合現(xiàn)有的深孔加工技術(shù)在機(jī)械制造領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展，我們可以預(yù)料，深孔加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是朝著高、精、尖方面發(fā)展，但是又不會(huì)脫離現(xiàn)有的基礎(chǔ)技術(shù)，即在現(xiàn)有的深孔加工技術(shù)的基礎(chǔ)上，應(yīng)用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將待加工深孔逐步向小尺寸、高精度推進(jìn)。具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)、深孔鉆削加工技術(shù)從非自導(dǎo)式鉆頭（扁鉆、麻花鉆）發(fā)展到自導(dǎo)鉆頭以來(lái)，又從槍鉆發(fā)展到BTA系統(tǒng)，進(jìn)而又發(fā)明了噴吸鉆系統(tǒng)；最近又在總結(jié)BTA系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，發(fā)明了單管?chē)娢@（DF系統(tǒng)）。從目前來(lái)看，深孔鉆削加工的方法已經(jīng)比較完善，今后的任務(wù)主要是在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上，不斷完善各種加工系統(tǒng)，提高它們的加工能力和切削質(zhì)量。隨著技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)的發(fā)展，新型刀具材料的出現(xiàn)，它們的的切削性能將得到提高。當(dāng)然，也不能排除將會(huì)有新的加工系統(tǒng)出現(xiàn)。52四、深孔加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)綜合現(xiàn)有的深孔加工技術(shù)53(2)、隨著電加工技術(shù)的出現(xiàn)，深孔電解加工已得到應(yīng)用，這在深孔加工技術(shù)上也是一個(gè)重大突破，它把人們習(xí)慣用刀具切削法加工深孔轉(zhuǎn)向使用電解作用來(lái)加工深孔。這樣，隨著深孔尺寸的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化以及電解技術(shù)的完善和改進(jìn)，成本的降低，電解加工技術(shù)將會(huì)越來(lái)越廣泛的得到推廣應(yīng)用。(3)、由于深孔鉆削加工系統(tǒng)不斷得到完善，它不但加工效率高，而且精度好，因而，它已不僅僅限于加工深孔了，而對(duì)于那些工業(yè)生產(chǎn)中，要求孔徑公差嚴(yán)格、表面光滑，正圓度、平直度和直線(xiàn)性都好的淺孔加工也已廣泛的采用深孔加工方法了。(4)、對(duì)于一些精密孔的加工，在單個(gè)刀具進(jìn)行加工的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)一種組合式的刀具，一次走刀完成幾道工序把孔加工出來(lái)。例如，西德伯林格公司加工液壓缸時(shí)采用精光和滾壓聯(lián)合工藝一次走刀加工完成。深孔加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)53(2)、隨著電加工技術(shù)的出現(xiàn)，深孔電解加工已得到應(yīng)用，這54(5)、深孔加工的自適應(yīng)控制將逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。自適應(yīng)控制就是用一個(gè)自動(dòng)控制裝置，在鉆孔過(guò)程中，不斷監(jiān)測(cè)切削扭矩的變化，據(jù)此，調(diào)整進(jìn)給量的大小，以保證將切削扭矩控制在一定范圍內(nèi)。隨著刀具的磨損，切削扭矩逐漸增大，此裝置可使進(jìn)給量逐步減小，當(dāng)減小到容許的最小限度時(shí)，切削自動(dòng)停止。此外，它還可同時(shí)監(jiān)測(cè)切削油的壓力，當(dāng)油壓上升到一定限度時(shí)，即說(shuō)明發(fā)生了堵塞，機(jī)床發(fā)出信號(hào)，并在短時(shí)間內(nèi)減小切削進(jìn)給，如果油壓下降，也可自動(dòng)停止切削。(6)、利用激光技術(shù)來(lái)嚴(yán)格限制待加工深孔的誤差。這是深孔加工技術(shù)中的一個(gè)新的應(yīng)用。特別是在鏜削加工深孔的過(guò)程中，該技術(shù)已得到了初步的應(yīng)用。可以預(yù)料，今后激光技術(shù)必將在深孔加工技術(shù)方面大有作為。深孔加工技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)54(5)、深孔加工的自適應(yīng)控制將逐步應(yīng)用于生產(chǎn)。自適應(yīng)控制55

五、結(jié)束語(yǔ)

以上是我所想要講的關(guān)于深孔加工技術(shù)的幾個(gè)方面。深孔加工技術(shù)作為一項(xiàng)關(guān)鍵的制造技術(shù)，在現(xiàn)代科技與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，為適應(yīng)制造業(yè)的需要而得到發(fā)展，同時(shí)也迫切需要得到人們的進(jìn)一步的重視。如有何不妥之處，希望我們能共同交流、探討。

謝謝各位！

龐俊忠2009.10.3055五、結(jié)束語(yǔ)以上是我56END56END57

深孔加工技術(shù)龐俊忠

中北大學(xué)，太原1深孔加工技術(shù)龐俊忠58幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題

因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，就以下幾個(gè)問(wèn)題做個(gè)簡(jiǎn)單的介紹：深孔加工技術(shù)介紹深孔加工技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)的研究情況2幾個(gè)相關(guān)問(wèn)題因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，就以下幾個(gè)問(wèn)題做個(gè)簡(jiǎn)單的介59一、引言1、深孔的定義

孔加工分為淺孔加工和深孔加工兩類(lèi)，也包括介于兩者之間的中深孔加工。一般規(guī)定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d＞5的孔稱(chēng)為深孔；L/d<5的孔稱(chēng)為淺孔。2、深孔加工技術(shù)

深孔加工技術(shù)是深孔刀具、輔具和機(jī)床及其相關(guān)技術(shù)的統(tǒng)稱(chēng)。其中，深孔刀具及其排屑技術(shù)是決定整個(gè)技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。深孔加工技術(shù)最初是在國(guó)防軍工生產(chǎn)部門(mén)應(yīng)用，用來(lái)加工槍管和炮筒。二戰(zhàn)后，深孔加工技術(shù)的主陣地由槍炮制造逐步向廣泛的經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移，成為機(jī)械制造技術(shù)的一個(gè)重要分支。從而對(duì)深孔加工技術(shù)提出了商品化的要求（可靠性、高工效、高加工質(zhì)量、低成本、易操作）。但深孔加工刀具和技術(shù)的發(fā)展，始終是圍繞著解決順利排屑，提高加工質(zhì)量，提高加工效率，降低加工成本和易操作性等中心課題而進(jìn)行的。3一、引言60

深孔加工技術(shù)，通常指的就是深孔鉆削技術(shù)，它和車(chē)削、銑削等加工方法不同，其刀具本身進(jìn)入工件，并在封閉的條件下進(jìn)行切削，因而受到較多的限制。其特點(diǎn)有：

(1)、在工作過(guò)程中，無(wú)法直接觀察刀具的工作情況，目前只能憑經(jīng)驗(yàn)通過(guò)不斷觀察鐵屑形狀和手摸鉆桿等手段來(lái)判斷刀具的工作情況；(2)、不可能制成具有足夠的剛度與足夠牢靠的刀具和夾具，如鉆桿細(xì)而長(zhǎng)，鉆出的孔不可避免地會(huì)產(chǎn)生某些偏差。如走偏，孔中心線(xiàn)彎曲等。(3)、鉆頭工作條件惡劣；切屑是在不能保證其正常形成的不良條件下產(chǎn)生的：整個(gè)切削刃全部參加工作，切屑寬度大，易產(chǎn)生振動(dòng)；切削刃上各點(diǎn)的切削速度不同等。(4)、斷屑與排屑困難，在孔內(nèi)鉆頭鉆桿要占據(jù)很大一部分空間，排屑空間受到限制，而且切屑難以自動(dòng)排出。(5)、刀具的散熱冷卻條件不好。引言4深孔加工技術(shù)，通常指的就是深孔鉆削技術(shù)，它和車(chē)613、背景及應(yīng)用

起源：深孔加工技術(shù)產(chǎn)生于對(duì)槍炮管的制造過(guò)程。二戰(zhàn)結(jié)束前的幾個(gè)世紀(jì)中，深孔加工技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用一直被局限于相對(duì)封閉的軍工領(lǐng)域，并以其高難度、高成本和神秘性而聞名于制造業(yè)。應(yīng)用領(lǐng)域：20世紀(jì)50年代。世界格局進(jìn)入以和平和建設(shè)為主調(diào)的時(shí)代，深孔加工技術(shù)隨之脫穎而出，成為“軍轉(zhuǎn)民”技術(shù)中的一朵奇葩，迅速被擴(kuò)展應(yīng)用于能源采掘、航空航天、發(fā)動(dòng)機(jī)制造、機(jī)床汽車(chē)制造、石化及輕重化工、紡織機(jī)械、飼料機(jī)械、冶金、儀器儀表等廣泛的產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域?，F(xiàn)狀：歐、日、美等先進(jìn)工業(yè)國(guó)，早在20世紀(jì)50年代就紛紛開(kāi)展了深孔加工技術(shù)的學(xué)術(shù)和應(yīng)用研究，六七十年代形成專(zhuān)業(yè)化的深孔刀具和深孔機(jī)床裝備制造體系，少數(shù)跨國(guó)公司迄今仍壟斷著世界深孔加工裝備市場(chǎng)，如瑞典山特維克（SANDVIK）、德國(guó)TBT公司、BOTEK公司等。使深孔加工技術(shù)成為制造技術(shù)門(mén)類(lèi)中成本最為昂貴的技術(shù)之一。引言53、背景及應(yīng)用引言62

二、深孔加工系統(tǒng)2.1分類(lèi)

深孔加工系統(tǒng)通常以深孔加工中所用的冷卻、排屑裝置來(lái)分類(lèi)的?？煞譃闃屻@系統(tǒng)、BTA系統(tǒng)、噴吸鉆系統(tǒng)和DF系統(tǒng)。下面分別就上述系統(tǒng)作一介紹：2.2槍鉆系統(tǒng)及其配置槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由機(jī)床、槍鉆、中心架、鉆套、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤(rùn)滑油路系統(tǒng)組成。其工作原理是：切削液通過(guò)尾架上輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)部，到達(dá)鉆頭頭部進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，并將切除的切屑從鉆頭外部的V型槽中排出。由于切屑由鉆頭和鉆桿外部排出，容易擦傷已加工孔表面，其加工質(zhì)量要低于內(nèi)排屑方式的系統(tǒng)（隨后介紹）。該系統(tǒng)主要用于小直徑（一般＜20mm）深孔加工。

6二、深孔加工系統(tǒng)63

圖1槍鉆系統(tǒng)槍鉆是一種比較古老的深孔加工刀具，最初用于加工槍管，故名為槍鉆。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表，也是小直徑（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。目前，硬質(zhì)合金槍鉆的最小直徑為0.5mm；鉆孔深度與直徑之比超過(guò)100，最大可至250；鉆孔精度為IT7一IT9；鉆孔表面粗糙度Ra為3.2一0.4μm。

槍鉆加工系統(tǒng)7圖1槍鉆系統(tǒng)槍鉆是一種比較古老642.2.1槍鉆

作為槍鉆系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分----槍鉆(刀具)，在其加工系統(tǒng)中占有極其重要的地位。圖2顯示了槍鉆的外觀以及所加工深孔的類(lèi)別；圖3顯示了槍鉆刀頭的外觀結(jié)構(gòu)及形式；圖4顯示了槍鉆的結(jié)構(gòu)與組成，槍鉆由頭部1、鉆桿2和傳動(dòng)部3組成，頭部材料由高速鋼和硬質(zhì)合金兩種，并與鉆桿焊接在一起，目前主要是硬質(zhì)合金槍鉆。焊接后校直、精磨。槍鉆是一種加工較小直徑孔的代表性工具，結(jié)構(gòu)比較完善，運(yùn)用范圍廣泛，已被普遍使用。槍鉆發(fā)明于1930年左右，它是歷史上最早用于生產(chǎn)的具有連續(xù)供油排屑、有自導(dǎo)功能、能鉆出尺寸、形位精度很高深孔，而且生產(chǎn)率較高的深孔鉆頭，以后出現(xiàn)的各種深孔刀具，都在很大程度上繼承了它切削部分的基本特征。與扁鉆、麻花鉆等傳統(tǒng)的孔加工刀具對(duì)比，槍鉆同時(shí)實(shí)現(xiàn)了深孔加工的三項(xiàng)基本要求：槍鉆82.2.1槍鉆槍鉆65(1)具有完善的供油排屑通道，可在高壓切削液作用下連續(xù)進(jìn)行刀具的潤(rùn)滑冷卻和排屑；(2)由于采用單邊刃結(jié)構(gòu)使軸向切削力和扭矩明顯降低，使鉆頭的穩(wěn)定性增大；(3)由于導(dǎo)條的導(dǎo)向作用和對(duì)孔壁的擠壓作用，不會(huì)走偏；其特點(diǎn)有：1).避免了雙刃鉆因有橫刃而在軸心線(xiàn)上的零切削速度，有橫刃的鉆頭，切削時(shí)金屬被擠壓而引起軸向力大為增加，使鉆頭強(qiáng)烈振動(dòng)，鉆頭容易走偏，鉆出的孔偏斜；2).鉆頂和工件形成M形的槽，該槽有定向作用；3).加工過(guò)程中形成一根零位芯棒，減小了軸向力。減小了孔中心線(xiàn)的走偏，并給鉆頭以附加的引導(dǎo)；⑷.能連續(xù)排屑，工件一次裝夾鉆通，不用掉頭裝夾，節(jié)約工時(shí)。槍鉆9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高壓切削液作用下連續(xù)進(jìn)66槍鉆槍鉆主要不足之處有：冷卻系統(tǒng)壓力很高，例如鉆長(zhǎng)徑比為30，直徑為4mm的深孔，至少要達(dá)到9.5MPa的壓強(qiáng)才能保證順利排屑；當(dāng)采用鉆頭回轉(zhuǎn)方式加工時(shí)，鉆頭的轉(zhuǎn)速和鉆桿的長(zhǎng)度均受到嚴(yán)格的制約；由于鉆桿的中心不對(duì)稱(chēng)性，和圓型鉆桿相比，其扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度較低；鉆通深孔后，必須從原路返回，容易劃傷孔壁并可能損傷鉆頭由于切屑與已加工孔表面接觸，也容易產(chǎn)生表面劃傷；10槍鉆槍鉆主要不足之處有：67圖2槍鉆外觀及所加工深孔的形式槍鉆11圖2槍鉆外觀及所加工深孔的形式槍鉆68圖3槍鉆刀頭的外觀及形式槍鉆12圖3槍鉆刀頭的外觀及形式槍鉆69圖4槍鉆的結(jié)構(gòu)槍鉆13圖4槍鉆的結(jié)構(gòu)槍鉆702.2.2槍鉆機(jī)床

作為刀具和加工方法的載體----機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展也得到了很大的提高。向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。深孔機(jī)床從控制方面來(lái)講，有兩軸控制的加工回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床，也有三軸控制的加工非回轉(zhuǎn)體的通用槍鉆機(jī)床及加工中心FMC，以及針對(duì)加工特殊工件而設(shè)計(jì)的專(zhuān)用深孔機(jī)床。目前，對(duì)于微小孔深孔槍鉆機(jī)床，其轉(zhuǎn)速已達(dá)到25000RPM；柔性制造單元的出現(xiàn)，極大地提高了加工效率，進(jìn)給速度達(dá)4m/min；中等孔徑的機(jī)床，其主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動(dòng)化。綠色加工的方向發(fā)展。

槍鉆機(jī)床142.2.2槍鉆機(jī)床槍鉆機(jī)床71鉆削范圍：2mm-22mm轉(zhuǎn)速：0–12000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：10m/min

槍鉆機(jī)床圖5通用槍鉆數(shù)控機(jī)床（1軸到4軸可選）15鉆削范圍：2mm-22mm槍鉆機(jī)床圖5通72槍鉆機(jī)床鉆削范圍：0.6mm-6mm轉(zhuǎn)速：0–25000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

圖6微型深孔槍鉆數(shù)控機(jī)床（2軸或4軸可選）16槍鉆機(jī)床鉆削范圍：0.6mm-6mm圖6微型深孔73槍鉆機(jī)床圖7深孔鉆削單元：X、Y、Z、W、B、C-6軸控制鉆削范圍：6mm-50mm轉(zhuǎn)速：0–4500RPM 進(jìn)給速度：0-4000mm/min快進(jìn)速度：12m/min

17槍鉆機(jī)床圖7深孔鉆削單元：X、Y、Z、W、B、C-6742.3BTA系統(tǒng)及其配置由于槍鉆的一些缺陷，1943年Beisner發(fā)明了一種內(nèi)排屑深孔鉆，由于該種結(jié)構(gòu)于1945年得到歐洲“鉆孔與套料協(xié)會(huì)（BoringandTrepanningAssociation,縮寫(xiě)為BTA）”的確認(rèn)和推廣，通稱(chēng)為BTA鉆。由此產(chǎn)生了BTA鉆削系統(tǒng)，如圖8所示；經(jīng)BTA推薦的深孔刀具共有三種：用于實(shí)體材料鉆深孔的BTA鉆，擴(kuò)鉆和套料鉆。擴(kuò)鉆用于對(duì)已鉆孔的進(jìn)一步擴(kuò)大和對(duì)毛坯粗孔的加工，特別用于以較小尺寸規(guī)格的深孔機(jī)床鉆較大的孔。套料鉆用于從實(shí)體上取出大直徑或貴重金屬料芯，其所需機(jī)床功率也小得多。在三種鉆頭中，以BTA（實(shí)體）鉆應(yīng)用最廣，對(duì)深孔鉆發(fā)展的影響也最深遠(yuǎn)。同槍鉆相比，BTA鉆具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴.鉆頭與鉆桿裝卸方便；

BTA系統(tǒng)182.3BTA系統(tǒng)及其配置BTA系統(tǒng)75⑵.排屑難度相應(yīng)減小，使BTA鉆削系統(tǒng)適合于加工大直徑深孔；⑶.由于BTA鉆的相對(duì)供油面積比槍鉆的大得多，排屑空間大，BTA鉆削系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)的壓力明顯降低；⑷.在鉆頭直徑，鉆桿全長(zhǎng)和鉆桿材質(zhì)相同的條件前提下，BTA鉆桿的扭轉(zhuǎn)剛度約為槍鉆鉆桿的2.4倍，彎曲剛度也遠(yuǎn)高于槍鉆鉆桿，因而B(niǎo)TA鉆可采用大進(jìn)給量，鉆桿的抗振能力也高于槍鉆，這對(duì)提高鉆孔工效和加工質(zhì)量均為有利；⑸.鉆桿的質(zhì)心與中軸重合，且扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度與剛度大于槍鉆的V形鉆桿，這一優(yōu)勢(shì)使BTA鉆特別適合于“工件固定，鉆頭旋轉(zhuǎn)”的鉆深孔方式；(6).由于切屑從鉆桿內(nèi)部排出，切屑不會(huì)劃傷已加工表面，已加工表面質(zhì)量較好；

BTA系統(tǒng)19⑵.排屑難度相應(yīng)減小，使BTA鉆削系統(tǒng)適合于加工大直徑深76

圖8BTA系統(tǒng)

BTA系統(tǒng)20圖8BTA系統(tǒng)BTA系統(tǒng)772.3.1BTA鉆圖9顯示了焊接式BTA鉆頭和機(jī)夾式BTA鉆頭的形式，包括單刃內(nèi)排屑鉆頭、多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑鉆；圖10顯示了BTA鉆頭的結(jié)構(gòu)組成，包括鉆頭體、刀片、導(dǎo)條；圖11顯示了其它BTA刀具形式，包括BTA擴(kuò)鉆、推鏜頭、拉鏜頭及套料；擴(kuò)孔、鏜孔是對(duì)孔進(jìn)一步加工，擴(kuò)孔是以擴(kuò)大已鉆孔的大小為目的，可以擴(kuò)一次、二次或多次，并不特別注重孔的加工質(zhì)量，而鏜孔則是以提高孔的加工質(zhì)量為目的的；套料加工適合較大孔的加工，從中掏出一個(gè)小于已加工孔徑40-60mm芯棒，其結(jié)果是提高了材料的利用率，同時(shí)，也減小了機(jī)床的功率負(fù)荷。圖12顯示了其套料的加工原理圖。

BTA鉆212.3.1BTA鉆BTA鉆78

圖9BTA鉆頭

(a)單刃焊接BTA鉆頭

(b)多刃錯(cuò)齒焊接BTA鉆頭

(c)單刃機(jī)夾BTA鉆頭

(d)多刃錯(cuò)齒機(jī)夾BTA鉆頭

BTA鉆22圖9BTA鉆頭(a)79

圖10BTA鉆頭結(jié)構(gòu)組成

BTA鉆23圖10BTA鉆頭結(jié)構(gòu)組成B80

圖11其它BTA深孔加工刀具

(a)BTA擴(kuò)鉆

(b)BTA拉鏜頭

(c)BTA推鏜頭

(d)BTA套料鉆

BTA鉆24圖11其它BTA深孔加工刀具(a)BTA81套料鉆套料鉆削也是在實(shí)體材料上鉆削，但是套料鉆不是將所有的材料鉆削為切屑，而是在孔的中央留下了一個(gè)實(shí)體的“核”。由于這種方法所需機(jī)床功率小，所以經(jīng)常用于小功率要求的場(chǎng)合。若加工工件材料十分昂貴，中間剩下的材料也可用作材料檢測(cè)分析，或重新處理作它用。鉆盲孔時(shí)，當(dāng)“核”掉下有可能引起崩刃，因此必須將鉆頭取下更換刀片，此時(shí)，再次將鉆頭導(dǎo)向入孔將會(huì)十分困難。

圖12套料加工套料鉆25套料鉆圖12套料加工套料鉆822.3.2BTA鉆深孔機(jī)床

作為BTA深孔刀具和深孔加工技術(shù)的載體----BTA鉆深孔機(jī)床，隨著刀具材料及控制技術(shù)的發(fā)展，同樣向著高速、高效、多功能、精密、環(huán)保的方向發(fā)展。

BTA鉆深孔機(jī)床主要以臥式形式較多，由于鉆孔大而長(zhǎng)，所以顯得這類(lèi)機(jī)床身長(zhǎng)個(gè)大，其運(yùn)動(dòng)配置有工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給；工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給并旋轉(zhuǎn)；工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)；工件固定，刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給。目前，這類(lèi)機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速多在4000-6000RPM。這充分體現(xiàn)了深孔機(jī)床向高速、高效、多功能、高自動(dòng)化。綠色加工的方向發(fā)展。內(nèi)排屑深孔機(jī)床262.3.2BTA鉆深孔機(jī)床內(nèi)排屑深孔機(jī)床83鉆削范圍：18-65mm（18-100mm）轉(zhuǎn)速：0-6000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖13BTA深孔機(jī)床27鉆削范圍：18-65mm（18-100mm）內(nèi)排屑深孔84內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖14BTA深孔機(jī)床加工齒輪箱軸28內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖14BTA深孔機(jī)床加工齒輪箱軸85內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖15帶有液壓加緊虎鉗的BTA深孔機(jī)床29內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖15帶有液壓加緊虎鉗的BTA深86內(nèi)排屑深孔機(jī)床

圖16帶有龍門(mén)式上下料的的BTA深孔機(jī)床30內(nèi)排屑深孔機(jī)床圖16帶有龍門(mén)式上下料的的BTA872.4噴吸鉆系統(tǒng)及其配置噴吸鉆系統(tǒng)是為了克服槍鉆系統(tǒng)造價(jià)太高、而B(niǎo)TA鉆容易堵屑的缺陷，瑞典SANDVIK公司于1963年推出了一種利用高速流體負(fù)壓效應(yīng)，從鉆桿后部抽吸切屑的“噴吸鉆”，大大改善了排屑狀況，提高了切削效率。噴吸鉆的特點(diǎn)是：首先，由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，不僅改善了排屑狀況，還使整個(gè)液壓系統(tǒng)油壓明顯降低；其次，由于這種系統(tǒng)不需要嚴(yán)格的密封，對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)要求也比較簡(jiǎn)單，即便通用車(chē)床經(jīng)簡(jiǎn)單改造也可用于深孔加工，從而大大降低了設(shè)備投資。圖17為噴吸鉆系統(tǒng)及加工原理圖。

噴吸鉆系統(tǒng)312.4噴吸鉆系統(tǒng)及其配置噴吸鉆系統(tǒng)88

圖17噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)32圖17噴吸鉆系統(tǒng)噴吸鉆系統(tǒng)89

噴吸鉆：對(duì)于噴吸鉆系統(tǒng)，其機(jī)床與BTA鉆機(jī)床一樣，所以，我們主要介紹噴吸鉆。噴吸鉆鉆頭的切削部分和柄部設(shè)計(jì)，完全繼承了BTA鉆，唯一的區(qū)別是在鉆頭柄部?jī)?nèi)腔加焊上一根壁內(nèi)管（故又稱(chēng)“雙管?chē)娢@”）。內(nèi)管不受切削力，其尾部切出兩排向后30度的月牙形槽如圖17所示。

噴吸鉆的優(yōu)點(diǎn)是：(1)由于負(fù)壓效應(yīng)的幫助，改善了排屑狀況，使液壓系統(tǒng)壓力明顯降低；(2)噴射鉆也有其自身的局限性，由于雙管的原因，使得排屑空間受到限制。在孔小的情況下，無(wú)法替代槍鉆加工，而在孔較大的情況下，由于排屑空間充分，也不必要使用噴吸鉆，即不能取代BTA鉆。其加工孔范圍在φ18-φ65mm較為合適。噴吸鉆33噴吸鉆：對(duì)于噴吸鉆系統(tǒng)，其機(jī)床與BTA鉆機(jī)床一樣，所以90

圖18噴吸鉆

(a)單刃噴吸鉆

(b)雙刃錯(cuò)齒噴吸鉆噴吸鉆34圖18噴吸鉆(a)91

圖19噴吸鉆組成噴吸鉆35圖19噴吸鉆組成噴吸鉆922.5DF鉆系統(tǒng)及其配置DF(DoubleFeederSystem)鉆系統(tǒng)于20世紀(jì)70年代中期由日本冶金股份有限公司推出。它是針對(duì)噴吸鉆改進(jìn)的一種深孔系統(tǒng)。DF鉆的主要貢獻(xiàn)在于：它不僅改善了BTA鉆的排屑狀況，同時(shí)又?jǐn)U展了內(nèi)排屑鉆頭加工小深孔的范圍。據(jù)報(bào)道，國(guó)外使用DF鉆加工小直徑深孔的最高記錄為φ6(無(wú)具體長(zhǎng)度和其它詳細(xì)數(shù)據(jù))，有具體數(shù)據(jù)的記錄為φ9mm,長(zhǎng)度300mm。國(guó)內(nèi)早在1980年左右開(kāi)始推廣，但用于實(shí)際生產(chǎn)的DF鉆孔記錄，孔的直徑均在14毫米以上。DF鉆系統(tǒng)特別適合φ6-φ30mm的深孔。圖20顯示了DF系統(tǒng)的工作原理與組成，與BTA區(qū)別之處在抽屑裝置，抽屑裝置與刀具進(jìn)給合為一體，其組成由鉆桿夾頭、前噴嘴。后噴嘴、密封件、進(jìn)油管、出屑管等組成。從液壓站來(lái)的冷卻液一分為二，2/3進(jìn)入輸油器，1/3進(jìn)入抽屑器；后一支冷卻液通過(guò)前后噴嘴的錐形間隙而加速，在鉆桿尾端形成圓錐面的射流，從而使得鉆桿末端產(chǎn)生負(fù)壓抽吸作用，獲得加速和順暢排屑的目的。

DF鉆系統(tǒng)362.5DF鉆系統(tǒng)及其配置DF鉆系統(tǒng)93

圖20DF鉆系統(tǒng)

DF鉆系統(tǒng)37圖20DF鉆系統(tǒng)DF鉆系94

DF鉆頭DF鉆頭：DF深孔鉆頭在結(jié)構(gòu)上與BTA鉆頭相似，幾何參數(shù)與BTA鉆頭一樣，如圖21所示，不同之處是DF鉆頭的頭部須與孔壁形成一反壓間隙，其形式有兩種：一是用鉆頭體與鉆頭直徑之差確定反壓間隙；而是在鉆頭體上做一個(gè)圓柱形凸起環(huán)頸，與孔壁形成反壓間隙(圖21)

圖21DF鉆頭38DF鉆頭DF鉆頭：DF深孔鉆頭在結(jié)構(gòu)上與BTA鉆頭相似95

三、中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀中北大學(xué)兵器工藝研究所（即機(jī)械制造工藝研究所），是在我國(guó)兵工專(zhuān)家、兵總輕兵器行業(yè)總顧問(wèn)王峻教授領(lǐng)導(dǎo)下，自力更生創(chuàng)建的國(guó)內(nèi)唯一深孔加工技術(shù)研究基地。自1982年成立以來(lái)，共培養(yǎng)研究生70余人，研究所擁有完善的深孔加工裝備（可加工深孔長(zhǎng)度達(dá)6米的大型深孔加工機(jī)床5臺(tái)、床身達(dá)24米的深孔珩磨機(jī)1臺(tái)，能進(jìn)行槍鉆加工及DF鉆加工的中小深孔機(jī)床2臺(tái)、另外還有數(shù)控鏜銑加工心中心、數(shù)控車(chē)床、線(xiàn)切割機(jī)床若干臺(tái)）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、測(cè)試設(shè)施和小批量新型刀具的生產(chǎn)手段。自1985年以來(lái)，累計(jì)完成部省級(jí)重大深孔科研成果6項(xiàng)，完成自擬課題20余項(xiàng)，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利4項(xiàng)。

39三、中北大學(xué)工藝所深孔加工技術(shù)研究現(xiàn)狀中北大學(xué)96重要研究成果有：⑴、單出屑口內(nèi)排屑噴吸鉆

（ZL01249999.4）。目前已研制出φ4mm—φ25mm新型深孔鉆和鉸刀并用于生產(chǎn)完全成功，它是20世紀(jì)對(duì)外排屑深孔刀具（槍鉆）的一次劃時(shí)代革命，可以全面取代槍鉆而成為國(guó)際通用的新型小深孔加工刀具：刀桿剛度比槍鉆刀桿大1.5倍（因而工效高、加工質(zhì)量好、且可加工超深小孔）；油壓?。ū葮屻@低50%）；結(jié)構(gòu)工藝完善，制造成本低；刀具壽命高（比焊片式鉆頭、鉸刀總壽命提高一倍）。⑵、單管?chē)娢@負(fù)壓抽屑器（ZL93115084.1）。它是與前項(xiàng)發(fā)明配套使用的新型輔具，已在我們新研制的數(shù)控高速深孔鉆床上正式配置成功，也可以用于改造槍鉆深孔機(jī)床或普通車(chē)床。研究成果40重要研究成果有：研究成果97(3)、內(nèi)排屑單刃深孔噴吸鉸刀(ZL01249997.8)噴吸鉸刀結(jié)構(gòu)上采用與噴吸鉆相近似的構(gòu)造，可與單管?chē)娢@機(jī)床配套使用。采用圓管狀刀桿，提高了刀具的剛性，增強(qiáng)了出屑口的出屑能力，有利于連續(xù)型切屑的通過(guò)。(4)、內(nèi)排屑單刃深孔鏜頭(ZL01250001.1)(5)、φ100-φ130mm炮管光鏜加工新工藝

該項(xiàng)目由兵器工業(yè)總公司軍品部簽定，是一套高效率、高精度、高質(zhì)量的大深孔加工新工藝，極大地提高了我國(guó)炮膛加工的技術(shù)水平。(6)、深孔刀具系列產(chǎn)品生產(chǎn)研制該項(xiàng)目由兵總科技局簽定，新型深孔刀輔具研制屬于創(chuàng)新型。研究成果41(3)、內(nèi)排屑單刃深孔噴吸鉸刀(ZL01249997.898(7)、精密深孔高速鏜鉸技術(shù)及機(jī)夾高速鏜頭它用于φ25mm以上的所有大、中直徑深孔的高效精加工?？刹捎酶鞣N新型材料刀片對(duì)各種高強(qiáng)度、高硬度、超長(zhǎng)、高精度深孔進(jìn)行高速精密加工。對(duì)實(shí)心材料，可用鉆、鏜兩次高速加工，質(zhì)量高于珩磨，工效比傳統(tǒng)工效高5倍以上；例如，對(duì)φ100mm的27SiMn(調(diào)質(zhì)HRC38—42)熱軋無(wú)縫管，切深3mm，一次鏜出IT5,Ra0.4的精密孔，每米機(jī)動(dòng)時(shí)間13.5分鐘。(8)、用于槍鉆系統(tǒng)的負(fù)壓抽屑器。用于替代現(xiàn)用的排屑裝置，可使油路壓力降低50%，特別適用于φ8mm以下的超長(zhǎng)深孔加工,已獲成功。(9)、高速、多功能深孔機(jī)床研制

一九九二年以來(lái)，我們受廠(chǎng)家委托，已設(shè)計(jì)制造出三種高速數(shù)控深孔鉆床共5臺(tái)，兼容φ3mm—φ25mm小深孔的內(nèi)外兩種排屑方式加工。圖22所顯示的雙軸深孔鉆床是為山西柴油機(jī)廠(chǎng)軸類(lèi)零件加工而設(shè)計(jì)的。研究成果42(7)、精密深孔高速鏜鉸技術(shù)及機(jī)夾高速鏜頭研究成果99研究成果

圖22雙軸深孔鉆床鉆削范圍：6mm-30mm轉(zhuǎn)速：0–5000RPM 進(jìn)給速度：0-1000mm/min快進(jìn)速度：4m/min

43研究成果圖22雙軸深孔鉆100中北大學(xué)工藝所針對(duì)目前幾種深孔鉆的特點(diǎn)，從射流和負(fù)壓機(jī)理研究入手，找到影響負(fù)壓效應(yīng)的主參數(shù)及其作用規(guī)律，研制一種“參數(shù)可調(diào)式”高效抽屑器，對(duì)內(nèi)排屑鉆頭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，推出一種可覆蓋大小深孔的內(nèi)排屑單管?chē)娢@系列，研制一套與上述鉆頭和抽屑器配套使用的深孔精加工刀具，即我們把它稱(chēng)之為SIED深孔加工技術(shù)或稱(chēng)SIED技術(shù)，是單管內(nèi)排屑噴吸式深孔加工技術(shù)，英文名稱(chēng)為“SingletubeInnerchip-removalEjectorDeepholemachiningTechnology”。研究成果44中北大學(xué)工藝所針對(duì)目前幾種深孔鉆的特點(diǎn)，從射流和負(fù)壓機(jī)理101實(shí)際上，DF系統(tǒng)也是單管內(nèi)排屑噴吸鉆，但其鉆頭結(jié)構(gòu)完全沿襲了BTA鉆，其抽屑器功能不完善，故發(fā)明者將其定名為DoubleFeederSystem（雙供油系統(tǒng)），以示其與BTA鉆的區(qū)別僅僅在于“DoubleFeeder”。我們所研究的SIED技術(shù)，不僅要有完善的抽屑系統(tǒng)，而且刀具系統(tǒng)與所有各類(lèi)深孔刀具均不相同，綜合所有深孔刀具的優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)質(zhì)上又有創(chuàng)新，包含了鉆頭、擴(kuò)鉆、套料鉆、鉸刀和鏜頭。SIED深孔加工技術(shù)的優(yōu)越性(1)在高效能抽屑器的支持下，使單管內(nèi)排屑深孔鉆的加工范圍覆蓋大小直徑深孔，解決國(guó)際上“內(nèi)排屑深孔鉆不能鉆小孔”、“槍鉆不適用于大直徑深孔加工”兩大難題。研究成果45實(shí)際上，DF系統(tǒng)也是單管內(nèi)排屑噴吸鉆，但其鉆頭結(jié)構(gòu)完全沿102（2）、與槍鉆相比，采用整體式（鉆頭與鉆桿對(duì)焊為整體）SIED鉆，鉆桿扭轉(zhuǎn)剛度為槍鉆的2.8倍，焊縫強(qiáng)度提高1倍。因此在保證同一加工精度和表面質(zhì)量的前提下，可采用比槍鉆更大的切削用量，從而獲得更高的生產(chǎn)率；SIED鉆在制造工藝難度上比槍鉆優(yōu)越得多，制造成本低且易于國(guó)產(chǎn)化；安裝、刃磨、密封均優(yōu)于槍鉆；鉆桿可回收重新使用；SIED鉆的油壓僅為槍鉆的1/3，因此機(jī)床成本遠(yuǎn)低于槍鉆，且可用其它深孔機(jī)床或車(chē)床類(lèi)機(jī)床改裝，易于迅速普及推廣。(3)、與其他內(nèi)排屑深孔鉆（BTA、雙管?chē)娢@、DF）相比，在大中口徑深孔鉆結(jié)構(gòu)中采用方牙螺紋聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)的同等條件下，SIED鉆只需一個(gè)出屑口，不需設(shè)置斷屑臺(tái)，因而有兩大優(yōu)勢(shì)：鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于國(guó)產(chǎn)化制造，成本低；SIED可多次重磨，刀具綜合成本比其它內(nèi)排屑鉆頭低得多，使深孔加工的成本大幅度降低。研究成果46（2）、與槍鉆相比，采用整體式（鉆頭與鉆桿對(duì)焊為整體）S103(4)、SIED刀具門(mén)類(lèi)齊全，不僅有用于實(shí)體材料加工的SIED鉆頭和套料鉆系列，而且有SIED擴(kuò)鉆、中小深孔精加工用鉸刀和大直徑深孔用機(jī)夾鏜頭?？扇轿挥糜谒猩羁状志庸ぜ皩?duì)已有鑄件孔、無(wú)縫管深孔進(jìn)行深孔加工。φ12mm以下SIED鉆，采用新型的剛性復(fù)合鉆桿，解決小孔深孔鉆鉆桿細(xì)長(zhǎng)、剛性低、易折斷，進(jìn)給量小及鉆具價(jià)格高昂、難制造的問(wèn)題。(5)、所有SIED刀具構(gòu)成一個(gè)結(jié)構(gòu)、工藝高度相似的成組系列，易于實(shí)現(xiàn)多品種小批量成組化生產(chǎn)。所有SIED刀具、輔具、機(jī)床已構(gòu)成一個(gè)《SIED深孔加工裝備編碼系統(tǒng)》，從定貨、設(shè)計(jì)、備料、生產(chǎn)、驗(yàn)