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* Q) B4 h# r9 n) c一、深孔钻床的定义
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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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& f) ~9 X# N! L8 C' f2 f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$ @" Z4 F/ t; `) S' e! L0 i; ^) E
$ C2 r6 K( y5 l6 b* k% G+ A统称为深孔钻床。(技术定义)4 D `- X% G U+ S
6 ~7 Y5 I" e( }3 Q+ `3 i二、深孔钻床的特点
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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1 B: T4 \: @. o3 v0 P. V; T* M6 F# Y
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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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6 p4 [% \- `0 Y$ _. v% A1 d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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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
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0 P# T0 G9 |- q1 h9 L+ Z: G) |来加工精密浅孔。' H ~5 W! j" w3 J7 s9 O: U
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三、深孔钻床的结构6 P4 `0 B r4 k( c( R& w+ ^" Z
, |. s2 B$ M) D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# T4 ]' e8 `6 _$ c! H; R: X
, C2 L/ d1 |5 [- D系统,以保证充足、洁净、温度适中的切削油供应。
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4 F" O5 c& \ ^2 F: @9 I! f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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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。! b8 M% z) A0 m: E p
f/ k2 Q$ A3 O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* D1 \3 O) p$ \+ d& ?% U
# e, T: {) v0 S0 z& u+ B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* S; `/ N1 P+ ?3 [
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适当增加中间支撑。
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% g# _$ `& O$ y6 o( Y四、机床的分类
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, u6 i [) @$ W& U*按照主轴布置情况可分为:: N8 C8 B d/ r* \
- e% a( V' r8 A) a% f) z5 f9 R1 H) u卧式深孔钻床,立式深孔钻床和三坐标式深孔钻床。
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3 m6 P X% Z' U+ i*按照排屑方法分类:/ Q8 i( [, r9 T
0 y3 O3 e3 i/ T" u% I! s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4 }9 A6 l& k" `2 `0 H
. i- a6 c# |% Z. b7 A, a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。+ a6 g% N/ B: Y" W' q% w; J
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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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7 R# Y; e1 V0 d# \: W由钻杆内部推出的内排屑方式,如BTA钻。6 e4 F( ?- [7 t0 W" M, a
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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- c1 R2 l! I6 {* A. H0 ^
3 v6 {5 C p; _2 N ]( `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。
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*按照目前常用的深孔钻削加工系统分为:4 w4 ]1 P9 V8 x; Z: E0 Y
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1、枪钻系统(中小型)" Q. p) w7 Z, z, j5 {5 D
0 x/ a0 {0 N+ l4 ~8 `7 _! w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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7 y C) S% I- ^) w# x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+ R& y3 V, O# Y4 R5 E
, E, ^& Z; M% R5 h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3 j6 @( L3 S% h z8 L
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和排屑的动力。5 l+ V. H& I9 m% I0 @3 E0 }
% A4 X1 d; _' m- J6 r1 [4 y3 y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;
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(2)钻杆:由专用异型优质钢管制作;+ B2 @* i' g3 b4 A2 ?* i$ ^& E& M: u
: ~5 Z d9 ^8 n: w/ u- \(3)钻柄:采用优质中碳结构钢制作。* G) X2 O- p, i* e0 \
0 ^( C' u& j5 f0 P7 S) q0 s枪钻由带V型切削刃和一个(或两个)能通切削液的钻头,月2 I9 }" o- q6 ^, ?% _. d6 q' N" [
7 o% W5 ~/ p+ K) r8 T; L6 C0 S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& \, b" |! j4 T: b
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孔加工,特别是直径2-直径20的深孔加工。
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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; `2 F3 B+ S* [2 F1 v8 v+ Y
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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
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{& z2 L$ V W' J! I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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e4 J0 E8 x* l* R- K) V1 Z型槽排出。
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5 R0 S% I W9 q6 J. W- |/ w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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2 z2 Y2 |' C5 W, Z2 A。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6 M) _6 Y& z8 r! \# K4 Q2 e6 Z
! ~1 M2 p0 ?# q. i* f% V, [度差,加工效率低,操作劳动强度大,质量难以保证。
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2、BTA单管钻系统(中型)) Q; O7 _; A0 y' \( Y2 m
1 r- b. |, h9 g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8 o( L/ `8 U+ m6 t( q
$ S7 o7 r+ Q! z# G `0 {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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" \+ M4 h9 U" |# P4 c供了向切削区输油的通道。
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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
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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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. @0 { a2 l% C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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* N+ b- ?* j$ ^3 X: V高负荷连续加工的首选。
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* M4 U7 [" M" y3、喷吸钻系统6 V9 g8 ^- ^$ _ V" [3 G2 E: `
9 c4 b) |3 j+ o4 w8 X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! m% L7 D. s% C" J k
8 c9 }- k4 N' v$ O& j8 s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3 O& W0 k; B) m" p4 q# a
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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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* k: ~# i7 P7 |$ H2 o5 h4 f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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# l/ ^, \4 G# h, [: Y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
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; ^ e+ ]! y$ g3 S! d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& `' M/ M; L2 H, M' \! X
, f% |$ K5 N1 T; i6 Q7 R加工最小直径范围受到限制,一般不能小于直径为18mm的孔。! p3 I/ i: [ n6 k8 A
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五、枪钻的功能6 F1 }, m# ?) s! V
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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+ k' J# N, z' z. b8 W
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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+ a3 V7 s; B* K) A
, T6 q! p' a- {0 o: }. @* X% C的精度。% j; b/ s' x; }. U1 w" ^, H0 z
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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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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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六、钻削中应注意的问题8 n" W8 h7 |+ }, B' a* |
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1、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# O5 c! Z3 ^3 U2 K3 y& ~& U& A
U8 O4 y* R- C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' M2 @: r/ e. \" p
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切削过程是否正常。
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2、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% q; i' P( I9 x& n8 N/ x
& }# @9 a4 f* ?2 d- e4 Y,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
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效的冷却方式。; m$ }5 \! t$ w8 c5 r1 M P% V
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3、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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' m q# W& s0 P7 ]/ N/ z4、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
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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。% U6 S! L' d8 x! Z) g! m$ B4 x* t
8 X/ n# t- h2 q) ?1 E+ H* u3 x七、深孔钻床的加工精度* e3 R9 M9 s, ^
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1、加工孔孔径尺寸精度:1T7-1T11# Y8 n! X; X/ f; G' d
) @6 H; E) b' E* T1 n2、加工孔偏斜度:小于等于0.5-1/1000(加工深孔)7 _3 {$ D3 o. G4 b
7 D* L, H' l4 F2 f) ~& j% K W! r3、加工孔表面光洁度:Ra0.2-6.3um" n9 ?0 i" Y" p6 q. @9 H
0 I/ P) p. v6 y% D6 d& ~( |' P八、深孔钻床概述3 J+ J9 ]' s& j' E! p6 M3 y$ t+ `, n
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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
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金、钛合金)等各种材料的加工。8 J$ I% ~) l% _3 X: R% I8 I
; h$ Q# N# ?. P2 K( j2 q( i3 z% b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& k2 q/ @# i6 V
6 j6 R/ s3 q3 J7 N, }7 i% g g% @、医疗机械、电力汽轮机等各行业。. z! {. C' y0 q7 D
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九、加工孔的偏斜度: ~) H7 k! \# r, I. v+ @6 L
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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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5 b; \: D0 ?2 ]. r6 S, _3 X, K: W+ H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:& h) F2 C$ h2 T6 S
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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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4 H% I% H+ P' A; P0 q6 \7 {。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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, h6 ^, f% g3 w6 V6 ^1 @+ s与钻头的配合间隙不大于0.02。
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2、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( ]/ i* j% _. [
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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! C: E; B3 ?! M: t, @3 e
) ^2 D8 ^5 A! e% D4 @4 M2 T' s6 n。尽可能的使材料组织细化均匀。2 F; T) X+ {% ?6 ?) {9 F6 }' e1 k
2 r, L/ @5 m7 e; ?$ A8 b$ B4、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5 N! {3 S' X$ \" A7 b* E
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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。& P( V4 ^; `9 s& G, D7 @, s
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十、表面粗糙度
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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" u' p. L% B" K; E
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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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7 w0 r9 H% G1 L" W2 o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
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+ k& k- z6 `/ _& B力越大,磨损就越快。
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: }2 ?- h) {2 ^8 E2 ?) l2 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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4 f5 ^1 o: {, |实际有效过盈,降低了联结强度。+ c/ _- @# F; d
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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0 g9 U. H7 D# `5 n2 o
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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。) n5 H' z$ q, u" y/ l2 A; J; M
: Y5 r7 R0 C& P8 m4、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) Y& `3 Q( b4 h3 y& M
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观凹谷渗入到金属内层,造成表面腐蚀。. c3 ^( p6 S, A6 U1 m9 @$ m
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5、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。
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6、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1 P$ V8 x v; Y. o R2 o1 ]
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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。 w: K5 O0 l) }0 ?& P0 `* Z
/ U7 U( L( A7 w. b. o5 ~, Y7、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1 i# A" T* [0 S) V
. d3 ^, i. e% m测量的精度,尤其是在精密测量时。
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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% F+ B2 m9 I* n( r4 f, ^
6 ]# n) a8 G! V. Y9 @' c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。+ O+ G& b- a3 K) L
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