單管內(nèi)排屑深孔鉆削技術(shù)

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1、單管內(nèi)排屑深孔鉆削技術(shù)1.1單管內(nèi)排屑深孔鉆的由來(lái)單管內(nèi)排屑深孔鉆產(chǎn)生于槍鉆之后。其歷史背景是：槍鉆的發(fā)明，使小深孔加工中自動(dòng)冷卻潤(rùn)滑排屑和自導(dǎo)向問(wèn)題獲得了滿(mǎn)意的解決，但由于存在鉆頭與鉆桿難于快速拆裝更換和鉆桿剛性不足，進(jìn)給量受到嚴(yán)格限制等先天缺陷，而不適用于較大直徑深孔的加工。如能改為內(nèi)排屑，則可以保持鉆頭和槍桿為中空?qǐng)A柱體，使鉆頭快速拆裝和提高刀具剛性問(wèn)題同時(shí)得到解決。1單管內(nèi)排屑深孔鉆的產(chǎn)生和發(fā)展20世紀(jì)內(nèi)排屑深孔鉆的發(fā)展，可概括為以下6項(xiàng)有里程碑的成果：1、單出屑口單管內(nèi)排屑深孔鉆基本結(jié)構(gòu)的形成；2、用硬質(zhì)合金取代工具鋼和高速鋼作切削刃

2、及導(dǎo)條，使加工效率大幅度提高；3、由單出屑口單切削刃發(fā)展成雙出屑口的錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)；4、錯(cuò)齒焊接式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)展為硬質(zhì)合金刀片機(jī)夾結(jié)構(gòu)，最后發(fā)展為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位涂層刀片結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)了專(zhuān)業(yè)化制造；5、雙管?chē)娢@和DF系統(tǒng)噴吸鉆的問(wèn)世；6、SIED抽屑器和SIED刀具系列的發(fā)明。1.2最初的內(nèi)排屑深孔鉆結(jié)構(gòu)有三種模式1)圖2-1莫爾斯鉆頭?？梢院芊奖愕貙?shí)現(xiàn)可快速拆裝的方牙螺紋連接，一舉克服了槍鉆與鉆桿不可拆卸的弊端，成為內(nèi)排屑深孔刀具柄部的通用模式。2)整體深孔鉆頭鉆頭由整體的合金工具鋼或高速鋼制成。其切削刃部繼承了槍鉆的單邊刃自導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，柄部則借鑒了莫爾斯鉆

3、頭和槍鉆：當(dāng)鉆頭直徑＞22mm時(shí)采用方牙螺紋連接；鉆頭直徑≤22mm時(shí)采用鉆柄與鉆桿對(duì)焊。這種鉆頭曾采用兩種分屑方法以克服排屑故障。缺點(diǎn)：制造成本高，而且工效低（平均切削速度不超過(guò)20m/min），不易重磨。3）Beisner深孔鉆二戰(zhàn)后期的1942年，德國(guó)人Beisner設(shè)計(jì)出一種帶3片硬質(zhì)合金鑲片（一片為切削刃，其余2片為導(dǎo)條）組成的單出屑口內(nèi)排屑深孔鉆（圖2-3）。其外刃后刀面上磨出1~2個(gè)分屑刃，外刃前刀面磨有斷屑臺(tái)。鉆頭有一個(gè)封閉的空腔，后部有制口和方牙螺紋，與鉆桿相應(yīng)的外制口和外方牙螺紋構(gòu)成快速連接副。直到Beisner鉆頭的出現(xiàn)，

4、內(nèi)排屑深孔鉆都是單出屑口的結(jié)構(gòu)。這種內(nèi)排屑鉆頭的明顯優(yōu)點(diǎn)在于鉆頭和槍桿的快速拆卸功能和剛度遠(yuǎn)大于槍鉆，因而可以采用更大的進(jìn)給量，工效高于槍鉆。但在實(shí)用中很快就暴露出以下各種缺陷：鉆頭出屑口通道面積不足，對(duì)切屑的寬度和形態(tài)要求苛刻，必須根據(jù)工件材質(zhì)的變化刃磨出與之相適應(yīng)的斷屑臺(tái)（高度，寬度和過(guò)渡圓角R），使切屑成為小“C”形，并且切屑寬度不大于鉆頭直徑的1/3。曾經(jīng)有不少史料報(bào)道過(guò)這種單出屑口的內(nèi)排屑硬質(zhì)合金深孔鉆的極限加工記錄（例如，最小鉆孔直徑達(dá)φ6mm，達(dá)到的鉆孔深度超過(guò)孔徑的300倍以上，等等）。但是，這些實(shí)驗(yàn)記錄與生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用效果并

5、不能相提并論。要求操作人員根據(jù)不同的工件材質(zhì)、鉆頭直徑、進(jìn)給量大小相應(yīng)地控制斷屑臺(tái)尺寸參數(shù)和分屑刃參數(shù)，并且在切削刃重磨時(shí)，保持?jǐn)嘈寂_(tái)的參數(shù)不變，這在實(shí)踐中幾乎是行不通的。基于上述原因，當(dāng)時(shí)歐洲的跨國(guó)研究機(jī)構(gòu)“鉆鏜孔與套料協(xié)會(huì)”（BoringandTrepanningAssociation,簡(jiǎn)稱(chēng)BTA）對(duì)這種內(nèi)排屑鉆頭加以總結(jié)后，推出了由雙出屑口單管內(nèi)排屑深孔鉆和擴(kuò)孔鉆、套料鉆三種內(nèi)排屑深孔刀具組成的BTA刀具系列。20世紀(jì)60年代后，BTA刀具基本上由瑞典SANDVIK/COROMANT公司獨(dú)家生產(chǎn)，單出屑口的實(shí)體鉆結(jié)構(gòu)一律由雙出屑口結(jié)構(gòu)取代

6、，又稱(chēng)為STS（single-tubesystem，單管鉆）鉆頭。STS鉆由φ18.4~65mm為焊接刀片結(jié)構(gòu)，φ65~180mm的大直徑鉆頭采取機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片的組裝結(jié)構(gòu)，分別見(jiàn)圖2.4（a）和（b）。焊接刀片型BTA鉆原來(lái)為可重磨式，其切削刀片和導(dǎo)條較長(zhǎng)。但由于斷屑臺(tái)的刃磨涉及工件材質(zhì)、進(jìn)給量等復(fù)雜因素，加上刀具為錯(cuò)齒結(jié)構(gòu)，中間齒的切削刃與其他齒的切削刃不在一個(gè)圓錐面上，因而一般企業(yè)用戶(hù)基本不具備重磨條件，不得不在一次使用后尚可重磨的情況下將鉆頭報(bào)廢。20世紀(jì)80年代后，這種焊片式鉆頭一律改為短刀齒的一次性使用（Disposible）產(chǎn)品。B

7、TA擴(kuò)鉆由BTA實(shí)體鉆所派生，其排屑方法與實(shí)體鉆相同。BTA擴(kuò)鉆的主要用途是對(duì)工件已有的粗孔（如無(wú)縫管孔、鑄孔等）進(jìn)行加工，也可對(duì)已鉆出的較小孔進(jìn)行擴(kuò)大。目前，以商品形式提供的BTA擴(kuò)鉆，一律采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀片型結(jié)構(gòu)，僅有一片刀齒，見(jiàn)圖2.5。直徑大于100mm的擴(kuò)鉆，則設(shè)計(jì)成一種結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的直徑可調(diào)式機(jī)夾結(jié)構(gòu)。圖2.6為BTA套料鉆。其直徑由φ120~250mm，可套出料芯φ32.5~142.5mm，全部為機(jī)夾可轉(zhuǎn)位結(jié)構(gòu)。套料鉆用于在大型棒料上鉆出φ120mm以上的深孔。2.2BTA刀具的工作原理單管內(nèi)排屑深孔機(jī)床的基本配置如圖2-7。實(shí)體鉆

8、、擴(kuò)鉆或套料鉆，都采用相同的供油和排屑方式。鉆頭的柄部有方牙螺紋與鉆桿相連接。具有一定壓力的切削液進(jìn)入輸油器5后通過(guò)鉆桿外部的環(huán)狀空隙流向切削刃部（鉆