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8 w2 j4 L0 B4 L, ~一、深孔钻床的定义% K" h. ]% l/ n" I
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用特制的深孔钻头,钻头作直线进给运动,工件旋转钻削深孔的钻床。(学术定义)
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依靠特定的钻削技术,对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工的专用机床1 Y3 y% _7 W+ R
1 k7 S" `$ D G: R7 M统称为深孔钻床。(技术定义)
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3 n6 O3 X- H$ Y0 v) Q4 U* {* `二、深孔钻床的特点
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. q: I! z! X- v8 l: g代表着先进、高效的孔加工技术,通过一次走刀就可以获得精密的加工效果。加工出来 c+ g0 p7 m, s5 K
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的孔位置精确,尺寸精度好;直线度,同轴度高,并且有很高的表面粗糙度。能够方便
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, @8 W9 s# T; ?& D5 Q* ]' @的加工各种形式的深孔,对于各种特殊形式的深孔,比如交叉孔、斜孔、盲孔和平底盲
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/ ~' d, W# y5 [0 m- L孔等也能很好的解决。其不但可用来加工大长径比的深孔(最大可达300倍),也可用/ O; \! ~" t2 Q$ V5 q! Z. {
8 e5 n% A9 U' S$ k0 x. ?来加工精密浅孔。1 R/ X- y6 B; @* P3 u7 b# z
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三、深孔钻床的结构
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' S: N0 g& }2 K! H) k9 o深孔钻床多分为水平卧式和三坐标式结构。机床有独立完善的切削油高压、冷却及过滤
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b. P* q% m' N为便于操作,高压冷却液从机床后端提供,钻头通过旋转夹持套固定在主轴上,可以选
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+ O, N" F* z" J0 f择工件旋转和刀具旋转的形式位置的调整,也可选择主轴移动或工作台移动的方式。# R1 M8 s L) o& w* x
& Z* b3 b9 h- k* |. P0 N机床上设有切屑回收箱,切屑由此排出,并将冷却液回收冷却循环使用,在回收箱前端
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装有导引套,从而引导钻头进入工件表面。对于钻头长度超过无支撑长度的情况,还要
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适当增加中间支撑。
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四、机床的分类
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7 f5 V7 b$ {( E1 |5 @*按照主轴布置情况可分为:" z% S; B w& k
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卧式深孔钻床,立式深孔钻床和三坐标式深孔钻床。& N) ^! x* B e$ F0 `( @) x
5 n" }8 {0 `* ~: g% h*按照排屑方法分类:
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切削液通过中空的钻杆内部,到达钻头头部进行冷却润滑,并将' {& ~3 ~9 w7 x; X2 |; n; J( q
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切屑从钻头及钻杆外部的V型槽排出的为外排屑方式,如枪钻。
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$ l3 Z' |/ D4 D: S: O切削液从钻杆外壁与工件已加工表面之间进入,到达刀具头部进行冷却润滑,并将切屑
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" i: l0 u" K+ u/ k. Q: {* o由钻杆内部推出的内排屑方式,如BTA钻。$ I+ S* z; M0 r0 q+ g
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*按照运动形式分类:
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工件旋转,刀具作进给运动;工件不动,刀具旋转又作进给运动;工件旋转,刀具作反
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0 V9 X) @) o! S' C向钻转又作进给运动。具体采用何种方式则依据工件特征及所加工孔的情况而定。7 H7 j; d' n0 L1 N3 H) N
% }% N4 [, i% Q- O. \- n: K L*按照目前常用的深孔钻削加工系统分为:
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1、枪钻系统(中小型)9 Z9 i7 q B7 H" u5 a. G( S$ K
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主要用于小直径(一般小于35mm)深孔的钻削加工,所需切削液压力高,是最常见的深
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孔钻削加工方式。其属于内冷外排屑方式,切削液通过中空的钻杆内部到达钻头头部进
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行冷却润滑,并将切屑从钻头及钻杆外部的V型槽排出,高压力的气油雾为其提供冷却
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, D( ]4 c D6 @; I6 l/ x0 d' P和排屑的动力。6 ?& W0 S8 C& p1 `$ Q; s) ^3 ?
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枪钻结构分为三个部分组成:
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(1)钻头:采用硬质合金制作;" \( m7 u7 v4 `; A
8 k# ~! P: P( A$ n1 U# f N6 G(2)钻杆:由专用异型优质钢管制作;
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(3)钻柄:采用优质中碳结构钢制作。5 j2 T8 R6 r# }2 }+ Z2 |. i& E& B. w
3 r' z4 i& n5 i枪钻由带V型切削刃和一个(或两个)能通切削液的钻头,月. `* f) u7 R# s$ N* P A; F* W+ q
* L- y6 Q5 G6 s/ z( g牙形的钻杆和夹持所用的钻柄组成。主要适用于孔的深度与孔直径的比大于100倍的深
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孔加工,特别是直径2-直径20的深孔加工。4 ~% {) n4 R9 z, M
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其工作原理是,枪钻柄部被夹持在机床主轴上,钻头通过导引孔或导套进入工件的表面
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,进入后,钻头圆弧面的2-3条刃带起导向作用和挤压作用。这时高压切削液通过钻头/ k& u5 ~# a9 t! \8 S
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中间的小孔送到切削区域内,进行冷却润滑,并帮助排屑,切屑和切削液顺着钻头的V
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% d0 l! d. G+ z型槽排出。
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与传统的麻花钻相比,枪钻具有加工精度高,加工时间短,钻头寿命长,排屑好等特点
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。而传统的麻花钻在加工大约1~2倍直径的深度必须退刀排屑,加工精度低,表面粗糙
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5 q: X0 d0 e7 Q! ^) _1 Y4 Z度差,加工效率低,操作劳动强度大,质量难以保证。8 I2 B" V5 n; B3 M/ @9 E6 Y
+ K* X- U5 V6 }+ Q2、BTA单管钻系统(中型)* j/ i2 Y; v6 B0 c! P5 L( ^: ^7 L. L
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属于外冷内排屑方式,切削液通过授油器从钻杆外壁与工件已加工表面之间进入,到达, q. _9 ^! i* o" [
- F0 }! T# h$ b: Z, r$ d4 ?7 T刀具头部进行冷却润滑,并将切屑由钻杆内部推出。授油器除了具有导向功能外,还提
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5 `7 a% Y+ R. g* L供了向切削区输油的通道。
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9 a7 J; A9 Q7 f: T该系统使用广泛,但受钻杆内孔排屑空间的限制,主要用于直径>12mm的深孔钻削加工: Y: w2 i* U0 _( C
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。与喷吸钻相比,高的切削液压力使得单管钻系统更加可靠,当钻削难以段屑的材料(
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: @: {/ O5 S* K% Y" m/ y如低碳钢和不锈钢等)时尤为如此。相较喷吸钻系统来说,BTA单管钻系统是大批量、
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高负荷连续加工的首选。# z! X4 k. y9 X0 Y ^
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3、喷吸钻系统, t* L( F& V- p
( Q0 [) ]4 ?, G1 k) _系内排屑深孔钻削加工。切削液由联接器上输油口进入,其中大部分的切削液向前进入6 f6 |: e( F/ z$ @, b2 `
$ S0 S0 k# w+ x( K$ U# [/ n内外钻杆之间的环形空间,到达刀具头部进行冷却润滑,并将切屑推入内钻杆内腔向后+ M T4 N& Q; @& X
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排出;另外小部分的切削液,利用了流体力学的喷射效应,由钻杆上月牙状喷嘴高速喷
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入内钻杆后部,在内钻杆内腔形成一个低压区,对切削区排出的切削液和切屑产生向后
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# J& u q' [% \& H% b& G* _的抽吸,在抽吸双重作用下,促使切屑迅速向外排出。这种相对独立的系统较BTA系统+ k) Y4 g% ?, R- o/ B, Q- _
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而言所需的切削液压力更低,同时还降低了钻削系统的密封要求。由于有内管,喷吸钻( K* ?+ e$ Q+ D5 _; z4 H5 _
6 F* L6 F+ I) Y: i加工最小直径范围受到限制,一般不能小于直径为18mm的孔。6 a5 [! w- \% w/ D. p* K- ?0 N
1 j% C; [* S' I7 q" O五、枪钻的功能4 R/ `0 q# f5 j# C, j, O- d8 N7 S$ J
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专业的枪钻系统由深孔钻机、单刃或双刃的枪钻及高压冷却系统组成,使用时,钻头通- ^+ B1 T; s- ^1 h* \
" j4 N- k+ _, E5 G! Y过导引孔或导套进入工件表面,进入后,钻刃的独特结构起到自导向作用,保证了切削/ o, l- N, L: y* ]( Y ?8 m
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的精度。
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( F8 H F8 e8 n5 e冷却液通过钻头中的通道到达切削部位,并将切屑从排屑槽带出工件表面,同时对钻刃
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! g3 ? Z; a" w$ v; o/ k. {8 Q. d进行冷却和对背部支撑凸台进行润滑,从而获得良好的加工表面和加工质量。
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, J& u6 \( V; I' x' a5 V六、钻削中应注意的问题: M* E/ S7 F, ~" J3 S% Z
; l: D. K/ K! n9 i- a# a0 U) S7 k1、深孔加工时处于封闭和半封闭状态下,故不能直接观察到刀具的切削情况。目前只* r+ v/ a& O( k
- A0 B6 m' I( a) i7 M能凭经验,通过听声音、看切屑、观察机床负荷及压力表、触摸震动等外观现象来判断
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切削过程是否正常。5 X. p# a3 A) U* f* b, ]# }
* j6 i U! @6 A; S( l5 n2、切削热不易传散。一般切削过程中有80%的切削热被切屑带走,而深孔钻削只有40%" ]' L! I; Y0 R* o; j+ G* S+ \/ ~+ |
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,刀具占切削热的比例较大,扩散迟、易过热,刀口温度可达600度,必须采取强制有3 Y4 F3 L/ N p4 f y
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效的冷却方式。0 P6 h1 H3 L* b$ u2 V; N
$ j! L" V; P, n1 R: B7 E" y' A3、切屑不易排出。由于孔深,切屑经过的路线长,容易发生堵塞,造成钻头崩刀。因
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此,切屑的长短和形状要加以控制,并要进行强制性排屑。
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4、工艺系统刚性差。因受孔径尺寸限制,孔的长径比较大,钻杆细而长,刚性差,易/ c5 k) l: \( k+ O# R: P5 J: R
! b; U) y0 v! |产生震动,钻孔易走偏,因而支撑导向及为重要。这点在枪钻机床中更为突出。
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七、深孔钻床的加工精度. c G G2 G5 q% r; `1 i" g( X
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' m4 x) f6 }; F/ \1、加工孔孔径尺寸精度:1T7-1T112 A; d) J, K, E0 b' _% i o
7 v; S$ Q) L7 H7 N2、加工孔偏斜度:小于等于0.5-1/1000(加工深孔)) K( i; ^1 z1 m" O1 _9 ]
8 c6 e' T, _% {% C- V; D3、加工孔表面光洁度:Ra0.2-6.3um
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八、深孔钻床概述/ p& K) w- {# @
) d6 E( h& l) [% s4 J7 ]5 R6 N6 ^深孔钻机床的深孔加工涵盖了从玻璃纤维、特氟龙等塑料到高强度合金(如高温耐热合& k6 n7 x) Y- q
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金、钛合金)等各种材料的加工。! }: Y& K1 f0 O1 k0 i
4 n! O: d; m: s- s/ o9 [/ V$ E其产品已广泛服务于汽车制造、模具工业、煤矿石油工业、航空航天、液压机械、纺织
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、医疗机械、电力汽轮机等各行业。
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九、加工孔的偏斜度2 H0 o1 j7 b$ R' n: [0 R
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孔的偏斜度是深孔加工质量的一个重要的技术指标。
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/ Y: i8 E, Y" d$ N/ O如何控制好孔的偏斜度对机床制造和产品加工都非常重要,其具体表现在以下几点:& ?0 }1 x# E/ D; q
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1、导向套的装备精度在深孔加工中对孔的偏斜有着最重要的影响,也是最敏感的因素
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。机床装配时,一定要保证导向套与工件主轴及钻杆箱主轴的同轴度。加工时要保证孔
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与钻头的配合间隙不大于0.02。8 p7 `% I' ]& o" ^# ~$ D; S
: Z$ h& X% P9 V2 Z/ z# s; Y2、深孔钻削的磨削角度也会对加工孔偏斜度有影响。
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3、被加工工件的材质均匀程度对偏斜影响同样很大。加工过程中,深孔钻头会向着材3 w; V0 a2 Y0 w/ Y! s3 s" a* { g. }
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质较软的方向偏移。所以,在对偏斜度要求较高的深孔加工中,材质的热处理非常关键
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! e9 ] c: E! h, |& ~+ ~7 a。尽可能的使材料组织细化均匀。
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4、切削参数的选择是否合理对偏斜度也有一定程度的影响。在不影响生产进度的情况
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. Z3 \* d: R6 e1 k* L$ F% K8 A下,不宜采用大的进刀量。走刀量的加大会对孔的偏斜带来负面影响。% }2 o/ i1 X( [% C+ g) e) s
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十、表面粗糙度
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9 f5 x/ z+ t* w$ |3 d) |是指加工表面具有的较小间距和微笑峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离(波距
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)非常小,用肉眼难以观察,因此属于微观几何形状误差,表面粗糙度越小,则表面越
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8 C% m% V# `' d- R* m. v光滑。
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表面粗糙度的大小对机械零件的使用性能有很大的影响,具体表现在以下几个方面:
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1、表面粗糙度影响零件的耐磨性。表面越粗糙,配合表面间的有效接触面积越小,压7 l5 V0 F4 X* q0 N1 x, i3 F
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力越大,磨损就越快。# {- _ P6 x0 p- G7 W
7 k. h# n8 d5 ^2 q' S2、表面粗糙度影响配合性质的稳定性。对间隙配合来说,表面越粗糙,就越容易磨损
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,使工作过程中间隙逐渐增大;对过盈配合来说,由于装配时将微观凸峰挤平,减小了
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h2 a: [, x8 l& `+ d4 h实际有效过盈,降低了联结强度。
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3、表面粗糙度影响零件的疲劳强度。粗糙零件的表面存在较大的波谷,它们像尖角缺
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口和裂纹一样,对应力集中很敏感,从而影响了零件的疲劳强度。
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4、表面粗糙度影响零件的抗腐蚀性。粗糙的表面,易腐蚀性气体或液体通过表面的微
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观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。) ^+ ^5 I: R7 [( D# e6 y
' P6 s% B( R7 ^6 P3 y5、表面粗糙度影响零件的密封性。粗糙的表面之间无法严密的贴合,气体或液体通过
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接触面间的缝隙渗漏。. \( L+ ~! T, w. [- O# ~7 o9 G. U; d
8 C( ]1 p. y- g3 }' Q6、表面粗糙度影响零件的接触刚度。接触刚度是零件结合面在外力作用下,抵抗接触
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变形的能力。机器的刚度在很大程度上取决于各零件之间的接触刚度。3 p) q( C. _4 z0 z) K0 y! a
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7、影响零件的测量精度。零件被测表面和测量工具测量面的表面粗糙度都会直接影响; t- L5 m! }, K* t {$ o: f
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测量的精度,尤其是在精密测量时。9 D# d& @8 T9 z: v7 d
( S; J: g+ w: u l2 A; M- ^6 ~此外,表面粗糙度对零件的镀涂层、导热性能和接触电阻、反射能力和辐射性能、液体! x2 o8 X6 j' D% @- `
. a2 U$ c. g4 g和气体流动的阻力、导体表面电流的流道等,都会有不同程度的影响。. f0 g# w' c1 C! q/ W1 N: K4 r
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