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冷卻潤滑排屑和自導(dǎo)向問題獲得了滿意的解決，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圓柱體，使鉆頭快速拆裝和提高刀具剛性問題同時得到解決。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

2、具鋼和高速鋼作切削刃及導(dǎo)條，使加工效率大幅度提高；3、由單出屑口單切削刃發(fā)展成雙出屑口的錯齒結(jié)構(gòu)；4、錯齒焊接式結(jié)構(gòu)進(jìn)一步發(fā)展為硬質(zhì)合金刀片機夾結(jié)構(gòu)，最后發(fā)展為機夾可轉(zhuǎn)位涂層刀片結(jié)構(gòu)并實現(xiàn)了專業(yè)化制造；5、雙管噴吸鉆和DF系統(tǒng)噴吸鉆的問世；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?？梢院芊奖愕貙崿F(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

3、的單邊刃自導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，柄部則借鑒了莫爾斯鉆頭和槍鉆：當(dāng)鉆頭直徑＞22mm時采用方牙螺紋連接；鉆頭直徑≤22mm時采用鉆柄與鉆桿對焊。這種鉆頭曾采用兩種分屑方法以克服排屑故障。缺點：制造成本高，而且工效低（平均切削速度不超過20m/min），不易重磨。3）Beisner深孔鉆二戰(zhàn)后期的1942年，德國人Beisner設(shè)計出一種帶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個分屑刃，外刃前刀面磨有斷屑臺。鉆頭有一個封閉的空腔，后部有制口和方牙螺紋，與鉆桿相應(yīng)的外制

4、口和外方牙螺紋構(gòu)成快速連接副。直到Beisner鉆頭的出現(xiàn)，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（高度，寬度和過渡圓角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)有不少史料報道過這種單出屑口的內(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

5、孔深度超過孔徑的300倍以上，等等）。但是，這些實驗記錄與生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用效果并不能相提并論。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)地控制斷屑臺尺寸參數(shù)和分屑刃參數(shù)，并且在切削刃重磨時，保持?jǐn)嘈寂_的參數(shù)不變，這在實踐中幾乎是行不通的?；谏鲜鲈?，當(dāng)時歐洲的跨國研究機構(gòu)“鉆鏜孔與套料協(xié)會”（BoringandTrepanningAssociation,簡稱BTA）對這種內(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

6、基本上由瑞典SANDVIK/COROMANT公司獨家生產(chǎn)，單出屑口的實體鉆結(jié)構(gòu)一律由雙出屑口結(jié)構(gòu)取代，又稱為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夾可轉(zhuǎn)位刀片的組裝結(jié)構(gòu)，分別見圖2.4（a）和（b）。焊接刀片型BTA鉆原來為可重磨式，其切削刀片和導(dǎo)條較長。但由于斷屑臺的刃磨涉及工件材質(zhì)、進(jìn)給量等復(fù)雜因素，加上刀具為錯齒結(jié)構(gòu)，中間齒的切削刃與其他齒的切削刃不在一個圓錐面上，因而一般企業(yè)用戶基本不具備重磨條件，不得不在一次使用后

7、尚可重磨的情況下將鉆頭報廢。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。BTA擴鉆由BTA實體鉆所派生，其排屑方法與實體鉆相同。BTA擴鉆的主要用途是對工件已有的粗孔（如無縫管孔、鑄孔等）進(jìn)行加工，也可對已鉆出的較小孔進(jìn)行擴大。目前，以商品形式提供的BTA擴鉆，一律采用機夾可轉(zhuǎn)位刀片型結(jié)構(gòu)，僅有一片刀齒，見圖2.5。直徑大于100mm的擴鉆，則設(shè)計成一種結(jié)構(gòu)更復(fù)雜的直徑可調(diào)式機夾結(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

8、為機夾可轉(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)排屑深孔機床的基本配置如圖2-7。實體鉆、擴鉆或套料鉆，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后通過鉆桿外部的環(huán)狀空隙流向切削刃部（鉆