普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)</p><p>　　題目：普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造</p><p>　　系 （部）： </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué)

2、 生： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2010年 05月</b></p><p>　　普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造</p><p><b

3、>　　摘 要</b></p><p>　　本文研究的主要內(nèi)容是：由于深孔加工難度高，加工工作量大，已成為機(jī)械加工的關(guān)鍵性工序，隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的迅速，新型高強(qiáng)度、高難度、難加工零件的不斷出現(xiàn)，對(duì)深孔加工的質(zhì)量、加工效率和刀具等都提出了更高的要求，由于深孔鉆床的特殊性，其價(jià)格比較昂貴對(duì)于非專(zhuān)業(yè)化深孔加工的廠家，成本過(guò)高。在普通機(jī)床上加工深孔, 由于刀具剛性差, 在深孔加工中容易引偏,

4、 使孔的軸心線(xiàn)歪斜切屑的排出和刀具冷卻也較困難而且, 難以保證所要求的加工精度和表面粗糙度。而采用普通車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床，由于其成本低，制造周期短以及一床多用（深孔鉆削、車(chē)削，深孔鏜削和深孔珩磨）等優(yōu)點(diǎn)，已為許多廠家所接受。本文實(shí)現(xiàn)的是利用普通車(chē)床對(duì)深孔進(jìn)行加工，利用車(chē)床的改造對(duì)深孔完成加工。車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床主要有機(jī)床和油路兩大部分。機(jī)床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件;油路部分主要含進(jìn)油器、回油路以及排屑箱、油箱等。

5、安裝上深孔鉆削裝置，即完成普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造。由此改造后能對(duì)深孔加工，從而降低了生產(chǎn)成本。</p><p>　　關(guān)鍵詞：車(chē)床改造；深孔加工；DF系統(tǒng)；排屑裝置</p><p>　　Reconstruction of Deep Hole Processing Machine for Ordinary Lathe </p><p><b>　　Abst

6、ract</b></p><p>　　The main contents of this text , Because of the deep hole processing of high difficulty, Large a amount of processing work, Has become the machining of key processes, along with calcu

7、lator technical development, the product of rapid upgrade, </p><p>　　New high strength, difficult, difficult to machine parts emerging on the deep processing, quality, processing efficiency and tool are all

8、put forward higher requirements, due to the particularity of deep hole drilling, the price more expensive for non-professional deep processing factory, the cost is too high. Deep in the general machine tool, tool rigidit

9、y as bad, easy to lead in the deep processing of partial to the hole axis line skew the discharge of chip and tool cooling is also more diffic</p><p>　　Key Words: Reconstruction of Lathe; The deep hole proce

10、ssing; DF system; Scraps discharge of device 目 錄</p><p><b>　　主要符號(hào)表</b></p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　　1.1 研究背景1</p><p>　　1.1.1國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1<

11、/p><p>　　1.1.2深孔加工的發(fā)展2</p><p>　　1.1.3深孔的加工特點(diǎn)3</p><p><b>　　2 研究?jī)?nèi)容4</b></p><p>　　2.1本課題研究的主要內(nèi)容4</p><p>　　2.2擬采用的研究方案4</p><p><b

12、>　　3改裝總體設(shè)計(jì)8</b></p><p>　　3.1機(jī)床的改造8</p><p>　　3.2運(yùn)動(dòng)方式的確定10</p><p>　　4 df系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論11</p><p>　　4.1 DF系統(tǒng)的分類(lèi)11</p><p>　　4.1.1內(nèi)排屑DF系統(tǒng)11</p><

13、;p>　　4.1.2外排屑DF系統(tǒng)11</p><p>　　4.2 DF深孔鉆12</p><p>　　4.2.1 DF深孔鉆的特點(diǎn)12</p><p>　　4.3 DF深孔鉆的使用12</p><p>　　4.3.1對(duì)加工系統(tǒng)的要求12</p><p>　　4.3.2切削用量的合理選擇14</

14、p><p>　　4.3.3提高加工精度的措施15</p><p><b>　　5改造裝置16</b></p><p>　　5.1 中心架16</p><p>　　5.1.1局部滾動(dòng)式中心架16</p><p>　　5.1.2整體滾動(dòng)式中心架16</p><p><

15、;b>　　5.2授油器17</b></p><p>　　5.2.1不旋轉(zhuǎn)式授油器17</p><p>　　5.2.2旋轉(zhuǎn)式授油器17</p><p><b>　　5.3聯(lián)接器18</b></p><p>　　5.3.1典型結(jié)構(gòu)18</p><p>　　5.3.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

16、19</p><p>　　6冷卻排屑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)20</p><p>　　6.1油路設(shè)計(jì)20</p><p>　　6.2冷卻排屑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)21</p><p>　　6.3深孔加工的切削液21</p><p>　　6.3.1切削液的機(jī)能21</p><p>　　6.3.2深孔加工切削液

17、的選用22</p><p>　　6.4切削液的流量與壓力22</p><p>　　6.5切削液的使用與管理23</p><p>　　6.6油箱容積、油泵壓力及流量的確定23</p><p>　　6.7加工孔的工藝分析24</p><p>　　6.8加工工藝24</p><p>　　6

18、.8.1工件預(yù)加工24</p><p>　　6.8.2工件及長(zhǎng)桿鉆頭的裝夾24</p><p>　　6.8.3冷卻液25</p><p>　　6.8.4退刀排屑25</p><p><b>　　7 結(jié) 論26</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)27</b&g

19、t;</p><p><b>　　致 謝29</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明30</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明31</p><p>　　附錄 設(shè)計(jì)圖或其他需要作為附錄的資料32</p><p><b>　　主 要 符 號(hào) 表<

20、/b></p><p>　　M 鉆削扭矩N·m</p><p>　　d 鉆削直徑mm</p><p>　　f 鉆孔進(jìn)給量mm/r</p><p>　　N

21、 鉆削軸向力N</p><p>　　P 鉆削功率kw</p><p>　　n 鉆孔轉(zhuǎn)速r/s</p><p>　　QS 通往授油器的流量L/min</p><p>　　Q1

22、 通往聯(lián)接器的流量L/min</p><p>　　Q 油泵輸出的流量L/min</p><p><b>　　1緒 論</b></p><p>　　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d0之比大于5，即L/ d0＞5的孔深為深孔；

23、L/ d0≤5的孔深為淺孔[9]。深孔加工難度大、加工工作量大，已成為機(jī)械加工中的關(guān)鍵性工序。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代十分頻繁，新型高強(qiáng)度、高硬度的難加工零件不斷出現(xiàn)，無(wú)論是對(duì)深孔加工的質(zhì)量。加工效率，還是刀具的耐用度都提出了更高的要求。因此，研究深孔加工的新工藝、加工方法已成為人們十分關(guān)注的問(wèn)題。由于深孔鉆床的特殊性，其價(jià)格比較昂貴，對(duì)于非專(zhuān)業(yè)化的深孔加工的廠家，成本過(guò)高。而采用普通車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床，由于其成本低，制造

24、周期短以及一床多用（深孔鉆削、車(chē)削，深孔鏜削和深孔珩磨）等優(yōu)點(diǎn)，已為許多廠家所接受。</p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　深孔加工難度高，加工工作量大，已成為機(jī)械加工的關(guān)鍵性工序，隨著技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代的迅速，新型高強(qiáng)度、高難度、難加工零件的不斷出現(xiàn)，對(duì)深孔加工的質(zhì)量、加工效率和刀具等都提出了更高的要求，由于深孔鉆床的特殊性

25、，其價(jià)格比較昂貴對(duì)于非專(zhuān)業(yè)化深孔加工的廠家，成本過(guò)高。而采用普通車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床，由于其成本低，制造周期短以及一床多用（深孔鉆削、車(chē)削，深孔鏜削和深孔珩磨）等優(yōu)點(diǎn)，已為許多廠家所接受。</p><p>　　深孔加工技術(shù)已在國(guó)防工業(yè)、石油采掘、航空航天、機(jī)床、汽車(chē)等行業(yè)獲得相當(dāng)廣泛的應(yīng)用，且由于其高效、高精度等優(yōu)越性，深孔加工技術(shù)也在某些零件的淺孔加工中得到應(yīng)用。近年來(lái)，深孔加工技術(shù)的發(fā)展很快，我國(guó)機(jī)械制造加

26、工業(yè)對(duì)深孔加工技術(shù)的研究也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，如將深孔鉆削與低頻振動(dòng)切削結(jié)合起來(lái)形成的深孔振動(dòng)鉆削技術(shù)；噴吸鉆系統(tǒng)、單管內(nèi)排屑噴吸鉆(SED)系統(tǒng)、槍鉆系統(tǒng)、BTA鉆削系統(tǒng)、深孔套料鉆削系統(tǒng)等也都有相應(yīng)的研究和創(chuàng)新[1]。</p><p>　　1.1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　據(jù)情報(bào)檢索，目前世界上利用外排屑(如槍鉆)深孔鉆削技術(shù)，可鉆削的孔徑小到2mm。而內(nèi)排屑深孔鉆削的孔徑

27、很少有小于16mm的，且多數(shù)仍采用傳統(tǒng)的BTA鉆削系統(tǒng)。由于槍鉆結(jié)構(gòu)為不對(duì)稱(chēng)形狀，質(zhì)心偏離中軸，這給制造、重磨都帶來(lái)一定的困難，也使造價(jià)增高[7]。</p><p>　　另外，其結(jié)構(gòu)剛度和扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度低(同直徑的圓形鉆桿扭轉(zhuǎn)剛度是槍鉆的2.3倍)，使其使用的鉆削速度降低，進(jìn)給量小。采用單管內(nèi)排屑噴吸鉆(SED)鉆削系統(tǒng)，鉆削小深孔直徑可小到3.7mm[3]。由于其剛度好，可加大進(jìn)給量和鉆削速度，使生產(chǎn)效率、鉆孔質(zhì)量和

28、經(jīng)濟(jì)效益均有所提高，顯示了一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。</p><p>　　1.1.2 深孔加工的發(fā)展</p><p>　　最早用于加工金屬的深孔鉆頭是扁鉆，它發(fā)明于18世紀(jì)。1860年美國(guó)人對(duì)扁鉆做了改進(jìn)，發(fā)明了麻花鉆，在鉆孔領(lǐng)域賣(mài)出了重要的一步。但用麻花鉆鉆深孔時(shí)，不便于冷卻與排屑，生產(chǎn)效率很低。隨著槍炮生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在20世紀(jì)初期，德、英、美等國(guó)的軍事工業(yè)部門(mén)先后發(fā)明了單刃鉆孔工具，因用于加工

29、槍孔而得名槍鉆。槍鉆也稱(chēng)為月牙鉆、單刃鉆及外排屑深孔鉆。槍鉆鉆桿也為非對(duì)稱(chēng)形，故扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度差，只能傳遞有限扭矩，適用于小孔零件加工生產(chǎn)，效率較低[7]。 </p><p>　　在二次世界大戰(zhàn)前和戰(zhàn)爭(zhēng)期間，由于戰(zhàn)爭(zhēng)的需要，槍鉆不能滿(mǎn)足生產(chǎn)效率的要求，在1943年，德國(guó)海勒公司研制出比斯涅爾加工系統(tǒng)。戰(zhàn)后，英國(guó)的維克曼公司、瑞典的卡爾斯德特公司、德國(guó)的海勒公司、美國(guó)的孔加工協(xié)會(huì)、法國(guó)的現(xiàn)代設(shè)備商會(huì)等聯(lián)合組成了深孔加工國(guó)

30、際孔加工協(xié)會(huì)，簡(jiǎn)稱(chēng)BTA協(xié)會(huì)。</p><p>　　20世紀(jì)70年代中期，由日本冶金股份有限公司研制出的DF法為單管雙進(jìn)油裝置，它是把BTA與噴吸鉆法兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)的一種加工方法，用于生產(chǎn)后得到了滿(mǎn)意的結(jié)果，目前廣泛應(yīng)用于中、小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。</p><p>　　由于我國(guó)機(jī)械制造業(yè)的迅速發(fā)展，深孔加工技術(shù)在我國(guó)也得到了廣泛的應(yīng)用。20世紀(jì)50年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高

31、。1958年BTA鉆頭在我國(guó)開(kāi)始使用，在此之后，70年代初，我國(guó)開(kāi)始研制和推廣噴吸鉆，到1978年DF法已在我國(guó)設(shè)計(jì)完成并于1979年正式用于生產(chǎn)，現(xiàn)廣泛用于中小直徑內(nèi)排屑深孔鉆削。國(guó)內(nèi)幾家重型機(jī)器制造廠相繼研制和采用了深孔套料鉆，已成功地加工出12m長(zhǎng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔。西安石油大學(xué)于1989年成功地將噴吸效應(yīng)原理用于外排屑強(qiáng)鉆系統(tǒng)，使槍鉆的加工性能大大提高；1994年又研制成功多尖齒內(nèi)排屑深孔鉆，使深孔鉆削的穩(wěn)定性和耐用度大大提高。&

32、lt;/p><p>　　隨著生產(chǎn)與科技的進(jìn)步，深孔零件在材質(zhì)及毛坯、刀具材料、深孔加工機(jī)床、基礎(chǔ)理論研究、檢測(cè)等方面都有了較大的進(jìn)展。</p><p>　　深孔零件的材質(zhì)，過(guò)去多采用碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼和高強(qiáng)度合金鋼。新型工程材料，如鈦合金、不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼、陶瓷、塑料、碳纖維塑料、復(fù)合材料等，開(kāi)始在深孔零件上采用。新材料的逐步采用對(duì)深孔加工提出了新的技術(shù)難題。</p>&

33、lt;p>　　除了深孔零件的材質(zhì)外，零件的毛坯質(zhì)量也有很大的改觀?，F(xiàn)在深孔加工零件的毛坯除了采用一般的鑄、鍛、軋制毛坯外，對(duì)于機(jī)械性能要求高的深孔零件，采用真空冶煉、電渣重熔等方法獲得高質(zhì)量的鑄錠后，進(jìn)行壓力加工。在管坯生產(chǎn)中，除了一般的熱軋、冷軋無(wú)縫管材外，現(xiàn)已采用精軋無(wú)縫管材。冶金技術(shù)的進(jìn)步，提高了材料的機(jī)械性能，是材料的加工性能發(fā)生了顯著的變化；鍛造及壓力加工技術(shù)的進(jìn)步，使得毛坯材料的去除率大為降低。另外，由于熱處理技術(shù)的發(fā)

34、展，深孔工件經(jīng)熱處理后，在機(jī)械性能、結(jié)晶與顯微組織都有了較大的改善，這直接影響著材料的再加工性。</p><p>　　隨著新材料的發(fā)展及材料機(jī)械性能的提高，促使了新道具材料的不斷發(fā)展。深孔加工刀具所使用的刀具材料多為高速鋼、YG及YT類(lèi)的硬質(zhì)合金。目前，已開(kāi)始試驗(yàn)和采用新型高速鋼材料、超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金、涂層刀片、陶瓷（金屬陶瓷）、立方氮化硼、金剛石等新型刀具材料。</p><p>　　深孔

35、加工機(jī)床現(xiàn)在所采用常規(guī)機(jī)床，有深孔鉆鏜床、深孔磨床、珩磨機(jī)及通用車(chē)床改造的深孔鉆鏜床[1]。</p><p>　　1.1.3 深孔的加工特點(diǎn)</p><p>　　(1)刀桿受孔徑的限制，直徑小，長(zhǎng)度大，造成剛性差，強(qiáng)度低，切削時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)、波紋、錐度，而影響深孔的直線(xiàn)度和表面粗糙度。</p><p>　　(2)在鉆孔和擴(kuò)孔時(shí)，冷卻潤(rùn)滑液在沒(méi)有采用特殊裝置的情況下，難

36、于輸入到切削區(qū)，使刀具耐用度降低，而且排屑也困難。</p><p>　　(3)在深孔的加工過(guò)程中，不能直接觀察刀具切削情況，只能憑工作經(jīng)驗(yàn)聽(tīng)切削時(shí)的聲音、看切屑、手摸振動(dòng)與工件溫度、觀儀表(油壓表和電表)，來(lái)判斷切削過(guò)程是否正常。</p><p>　　(4)切屑排除困難，必須采用可靠的手段進(jìn)行斷屑及控制切屑的長(zhǎng)短與形狀，以利于順利排除，防止切屑堵塞。</p><p>

37、;　　(5)為了保證深孔在加工過(guò)程中順利進(jìn)行和達(dá)到應(yīng)要求的加工質(zhì)量，應(yīng)增加刀具內(nèi)(或外)排屑裝置、刀具引導(dǎo)和支承裝置和高壓冷卻潤(rùn)滑裝置[9] 。</p><p><b>　　2 研究?jī)?nèi)容</b></p><p>　　2.1 本課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　(1）了解國(guó)內(nèi)外深孔加工技術(shù)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀；</p><p

38、>　　(2）對(duì)金屬切削加工的原理與一般規(guī)律進(jìn)行分析，計(jì)算選擇合理的相關(guān)切削工藝參數(shù)，包括切削熱分析、主軸電動(dòng)機(jī)功率和切削功率等； </p><p>　　(3）進(jìn)行總體改造方案比較，完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；</p><p>　　2.2 擬采用的研究方案</p><p>　　由于該設(shè)計(jì)為普通車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床,車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床主要有機(jī)床和油路兩大部分。機(jī)床部分主要

39、有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件;油路部分主要含進(jìn)油器、回油路以及排屑箱、油箱等[1]。安裝上深孔鉆削裝置，即完成普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造。</p><p>　　改裝時(shí)，不改變?cè)?chē)床的性能，只需將車(chē)床上刀架拆除，換上聯(lián)結(jié)器，授油器和中心架分別安裝在車(chē)床內(nèi)導(dǎo)軌上。原機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不變，不要用原機(jī)床油路系統(tǒng)，另外配置油箱和排屑箱，并在授油器和連接器上接冷卻潤(rùn)滑油路。改裝后的鉆床拆除深孔鉆削裝置后，仍可作為

40、車(chē)床使用。在車(chē)床上安裝深孔鉆削裝置隨后進(jìn)行孔加工。目前國(guó)內(nèi)外常用的深孔加工系統(tǒng)頭槍鉆系統(tǒng)，BTA系統(tǒng)，噴吸鉆系統(tǒng)和DF系統(tǒng)。</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　深孔鉆削裝置采用槍鉆系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖2.1槍鉆系統(tǒng)屬于外排屑方式，主要有中心架、扶正器、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤(rùn)滑油路系統(tǒng)組成。槍鉆系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過(guò)尾架上輸油入口進(jìn)入鉆桿內(nèi)

41、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型槽中排除[1]。由于切屑由鉆頭和鉆桿外部排除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)。該系統(tǒng)主要用于小直徑（ø＜20mm）深孔加工。</p><p>　　圖2.1 槍鉆結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　深孔鉆削裝置采用BTA

42、系統(tǒng)，工作原理如圖2.2，BTA系統(tǒng)屬于內(nèi)排屑系統(tǒng)，主要由中心架、授油器、鉆桿聯(lián)結(jié)器和冷卻潤(rùn)滑油路系統(tǒng)組成。BTA系統(tǒng)的工作原理是：切削液通過(guò)授油器從鉆桿外壁與已加工表面之間的環(huán)形空間進(jìn)入，到達(dá)刀具頭部進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，并將切屑經(jīng)鉆桿內(nèi)部推出[1]。該系統(tǒng)使用范圍廣，適用于深孔鉆削、鏜削、鉸削和套料，但受到鉆桿內(nèi)孔排屑空間的限制，主要用于直徑ø＞12mm的深孔加工。</p><p>　　圖2.2 BTA系統(tǒng)

43、工作原理圖</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　深孔鉆削裝置采用噴吸鉆系統(tǒng)如圖2.3，噴吸鉆系統(tǒng)主要用于內(nèi)排屑孔鉆削加工。噴吸鉆系統(tǒng)利用了流體力學(xué)的噴吸效應(yīng)的原理，當(dāng)高壓流體經(jīng)過(guò)一個(gè)狹小的通道噴吸高速?lài)娚鋾r(shí)，在這股噴射流的周?chē)纬傻蛪簠^(qū)，可將噴嘴附近的流體吸走。其工作原理是：切削液在一定壓力作用下，由聯(lián)結(jié)器上輸油口進(jìn)入，其中2/3的切削液

44、向前進(jìn)入內(nèi)、外鉆桿之間的環(huán)形空間，通過(guò)鉆頭柄部上的孔流向切削區(qū)，對(duì)切削部分、導(dǎo)向部分進(jìn)行冷卻與潤(rùn)滑，并將切屑推入內(nèi)鉆桿內(nèi)腔向后排出；另外1/3的切削液，由內(nèi)鉆桿上月牙噴嘴高速?lài)娙雰?nèi)鉆桿后部，在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個(gè)低壓區(qū)，對(duì)切削區(qū)排出的切削液和切屑產(chǎn)生向后的抽吸，在推、吸雙作用下，促使切屑迅速向外排出[1]。因此，在噴吸鉆鉆孔時(shí)，切削液壓力低而穩(wěn)定，不易外泄，排屑順暢，降低了鉆削系統(tǒng)的密封要求，保證了鉆削加工可以在較大的切削用量下進(jìn)行。由于

45、有內(nèi)管，噴吸鉆加工最小直徑范圍受到限制，一般不能小于ø 18mm。</p><p>　　圖2.3 噴吸鉆系統(tǒng)</p><p><b>　　方案四</b></p><p>　　深孔鉆削裝置采用DF系統(tǒng)，DF系統(tǒng)是20世紀(jì)70年代中期日本冶金有限公司研制出來(lái)的，它并非獨(dú)創(chuàng)，而是將BTA方法推出切屑與噴吸鉆吸出切屑的相結(jié)合，僅用一個(gè)鉆桿完成

46、推、吸雙作用。它具備了BTA系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并克服不足，使鉆削直徑范圍增大（最小直徑可達(dá)ø6mm），密封壓力減小，加工精度和效率提高。DF系統(tǒng)需要把切削液分成兩條路線(xiàn)分別供給授油器和聯(lián)結(jié)器。其工作原理是：約2/3的切削液同BTA系統(tǒng)一樣由授油器進(jìn)入，并從鉆桿外壁與已加工空表面之間的環(huán)形空間到達(dá)鉆頭內(nèi)部推出；另外1/3的切削液直接從鉆桿聯(lián)結(jié)器的負(fù)壓裝置進(jìn)入鉆桿內(nèi)腔，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，將切削區(qū)的切削液和切屑向后抽吸，促使切屑

47、順利排出[1] 。</p><p>　　圖2.4 內(nèi)排屑DF系統(tǒng)</p><p>　　綜上所述：在進(jìn)行四種方案比較后由于DF系統(tǒng)具有BTA系統(tǒng)和噴吸鉆系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，并克服不足，使鉆削直徑范圍大，密封壓力減小，加工精度和效率提高，排屑順暢等特點(diǎn)。因此在車(chē)床改造后機(jī)床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器。油路部分主要含進(jìn)油器、回油路以及排屑箱、油箱等。深孔加工采用DF系統(tǒng)。</p>&

48、lt;p><b>　　3改裝總體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　車(chē)床改裝為深孔加工機(jī)床主要有機(jī)床和油路兩大部分。機(jī)床部分主要有中心架、授油器和聯(lián)結(jié)器三大部件;油路部分主要含進(jìn)油器、回油路以及排屑箱、油箱等。安裝上深孔鉆削裝置，即完成普通車(chē)床的深孔加工機(jī)床改造[4]。</p><p><b>　　3.1 機(jī)床的改造</b></p>

49、;<p>　　改造對(duì)機(jī)床的要求不高，可以用舊機(jī)床進(jìn)行。改裝時(shí)，不改變?cè)?chē)床的性能，只需將車(chē)床上刀架拆除，換上聯(lián)接器，授油器和中心架分別安裝在車(chē)床內(nèi)導(dǎo)軌上。原機(jī)床主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)不變，不用原車(chē)床油路系統(tǒng)，另行配置油箱和排屑箱，并在授油器和聯(lián)接器上接冷卻潤(rùn)滑油路，改裝后的鉆床拆除鉆削裝置后，仍可作為車(chē)床使用。</p><p><b>　　車(chē)床型號(hào)的選擇:</b></p&g

50、t;<p>　　車(chē)床型號(hào)的選擇主要取決于深孔鉆削的功率。由于還沒(méi)有成熟的計(jì)算深孔鉆削功率的經(jīng)驗(yàn)公式, 一般可用相應(yīng)直徑麻花鉆的功率計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　鉆削扭矩</b></p><p>　　式中 M—鉆削扭矩N·m；</p><p><b>　　d—鉆削直徑mm；</b>

51、</p><p>　　f—鉆孔進(jìn)給量，mm/r。</p><p>　　式中d取70mm；f取0.1。</p><p><b>　　所以有 </b></p><p><b>　　鉆削軸向力</b></p><p>　　式中 N—鉆削軸向力，N。</p>&l

52、t;p><b>　　鉆削功率</b></p><p>　　式中 P—鉆削功率，kw；n—鉆孔轉(zhuǎn)速，r/s。</p><p>　　式中 n取15r/s。</p><p>　　考慮到麻花鉆有橫刃和刀具材料為高速鋼等因素, 取計(jì)算值的85% 作為深孔鉆削功率的近似值。通過(guò)計(jì)算, 鉆削直徑在Ø70mm以下的孔，切削功率近似為7kW。

53、機(jī)床電機(jī)功率近似為7.5kW。</p><p>　　選擇改造車(chē)床型號(hào)首先應(yīng)考慮機(jī)床功率。我國(guó)國(guó)產(chǎn)CA6140主電機(jī)功率一般為7.8kw。用此，加工常用孔徑（小于Ø70mm）的深孔時(shí)，選用CA6140車(chē)床比較合適，功率可達(dá)到要求，并且操作方便。對(duì)于大于Ø70mm的深孔一般采用深孔鏜削的方式解決，也可以選用大功率的車(chē)床進(jìn)行改裝。改裝前CA6140型普通車(chē)床可加工的最大工件長(zhǎng)度為1500mm，改裝后

54、的車(chē)床如圖一所示：</p><p>　　圖3.1 改裝結(jié)構(gòu)總圖</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)CA6140車(chē)床最大轉(zhuǎn)速一般1400r/min，最小進(jìn)給量大于0.08r/min，根據(jù)深孔鉆削推薦值，該用量適合加工Ø25～Ø70mm的普通合金鋼深孔，若能將最小走刀量細(xì)化到0.01mm/r，則加工孔徑范圍可以擴(kuò)大到Ø10～Ø70mm，并能加工如不銹鋼和鈦合金

55、等難加工材料。</p><p>　　3.2 運(yùn)動(dòng)方式的確定</p><p>　　在深孔加工時(shí)主要的運(yùn)動(dòng)形式有以下幾種：</p><p>　　（1）工件旋轉(zhuǎn)，并且工件進(jìn)給，刀具固定不動(dòng)；</p><p>　?。?）工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給；</p><p>　?。?）工件進(jìn)給，刀具旋轉(zhuǎn)；</p><p>

56、;　　（4）工件固定不動(dòng)，刀具旋轉(zhuǎn)并進(jìn)給；</p><p>　　由于此次改造的機(jī)床是普通車(chē)床，由于車(chē)床的本身主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的確定，以及盡量減少改裝的復(fù)雜性，因此，在改造時(shí)車(chē)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)不變，因此改造的運(yùn)動(dòng)方式確定為工件旋轉(zhuǎn)，刀具進(jìn)給，這樣在沒(méi)有改變?cè)瓩C(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，改裝后的鉆床拆除鉆削裝置后，仍可作為車(chē)床使用。</p><p>　　4 DF系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論</p>

57、<p>　　DF系統(tǒng)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種深孔加工系統(tǒng)。到了20世紀(jì)90年代，又將DF原理推廣應(yīng)用到外排屑鉆削系統(tǒng)中，緩解了小直徑深孔加工的排屑、密封等難題，并且還可以應(yīng)用到普通立式鉆床和普通車(chē)窗上，為解決深孔麻花鉆深空的冷卻、排屑問(wèn)題開(kāi)辟了一個(gè)新途徑。</p><p>　　4.1 DF系統(tǒng)的分類(lèi)</p><p>　　4.1.1 內(nèi)排屑DF系統(tǒng)</p><

58、;p>　　圖4.1 內(nèi)排屑DF系統(tǒng) </p><p>　　內(nèi)排屑DF系統(tǒng)由工件、鉆頭、授油器、鉆桿和負(fù)壓抽屑裝置構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖所示。</p><p>　　4.1.2 外排屑DF系統(tǒng)</p><p>　　外排屑DF系統(tǒng)由工件、鉆頭、負(fù)壓抽屑裝置和聯(lián)接器構(gòu)成，其工作原理是：大部分切削液從尾座輸油口進(jìn)入，通過(guò)鉆桿內(nèi)部到達(dá)切削區(qū)，并冷卻潤(rùn)滑鉆頭，并將切屑從鉆頭外部V

59、型槽或螺旋槽中推出；另一小部分切削液從外排屑負(fù)壓裝置進(jìn)入，通過(guò)噴嘴到達(dá)鉆桿外壁，并向后噴射，在鉆桿V型槽或螺旋槽內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，將切削去的切屑向外抽吸，促使切屑排除。</p><p>　　DF系統(tǒng)負(fù)壓產(chǎn)生的機(jī)理是：切削液經(jīng)負(fù)壓裝置高速射入排屑通道，與向外流動(dòng)的切削液混合進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換。排屑通道中向后流動(dòng)的切削液，在射流噴嘴口處的能量轉(zhuǎn)換區(qū)獲得能量，切削液流速得以提高。這樣，排屑通道內(nèi)向后流動(dòng)的切削液，在能量轉(zhuǎn)換前后的流

60、速產(chǎn)生梯度，具有不同的能量，形成壓力差。在能量轉(zhuǎn)換區(qū)前的切削液壓力低，在能量轉(zhuǎn)換區(qū)后邊的壓力高，因而產(chǎn)生真空區(qū)，即負(fù)壓區(qū)。在負(fù)壓區(qū)切削</p><p>　　液的流動(dòng)速度加快，提高了排屑效果 [2] 。</p><p><b>　　4.2 DF深孔鉆</b></p><p>　　DF深孔鉆，亦稱(chēng)單管?chē)娢@或雙進(jìn)油深孔鉆，它結(jié)合了BTA系統(tǒng)與噴吸鉆

61、系統(tǒng)的推、吸排屑方式的優(yōu)點(diǎn)，是一種被廣泛應(yīng)用的深孔鉆。</p><p>　　4.2.1 DF深孔鉆的特點(diǎn)</p><p>　?。?）排屑效果良好。尤其對(duì)于直徑為6～20mm的小直徑深孔加工，其優(yōu)點(diǎn)就更為突出，可取代部分槍鉆來(lái)加工小直徑的深孔。</p><p>　　（2）只要一根鉆桿，省掉了噴吸鉆的內(nèi)管。鉆桿內(nèi)有冷卻液的支托，切削振動(dòng)較小，排屑空間較噴吸鉆大，排屑順暢

62、。因此，加工精度略高于噴吸鉆。</p><p>　?。?）冷卻壓力較BTA方式深孔鉆低，一般冷卻壓力為1～2MPa,流量小于135L/min。</p><p>　　（4）生產(chǎn)率高。加工效率一般比BTA深孔鉆高1～2倍。</p><p>　?。?）DF系統(tǒng)深孔鉆加工的孔徑范圍為6～180mm，長(zhǎng)徑比為30～50，最大可達(dá)100。但對(duì)于直徑大于65mm的深孔，抽屑效果下

63、降，因此，DF系統(tǒng)比較適合于中、小直徑的深孔加工 [1] 。</p><p>　　4.3 DF深孔鉆的使用</p><p>　　4.3.1 對(duì)加工系統(tǒng)的要求</p><p>　　在內(nèi)排屑深孔加工中，加工系統(tǒng)各部分對(duì)孔的加工質(zhì)量有很大的影響，各部分自身精度及安裝精度的高低直接反映到孔加工質(zhì)量的好壞，因此面對(duì)加工系統(tǒng)的各部分應(yīng)有一定的要求，以保證得到較高的加工精度和生產(chǎn)

64、率。</p><p>　　深孔加工時(shí)的注意事項(xiàng):</p><p>　?。?）鉆孔前先預(yù)鉆一個(gè)與鉆頭直徑相同的淺孔,以便對(duì)位和鉆孔時(shí)起到導(dǎo)向定心作用；</p><p>　　（2）應(yīng)保證工件孔中心軸線(xiàn)、給液器導(dǎo)向套軸線(xiàn)與鉆桿中心軸線(xiàn)重合；</p><p>　　（3）根據(jù)工件材質(zhì)合理選用切削用量,加工高強(qiáng)度材質(zhì)工件時(shí),應(yīng)適當(dāng)降低切削速度V ；<

65、;/p><p>　?。?）為保證排屑、冷卻效果,切削液應(yīng)保持適當(dāng)?shù)膲毫土髁?。加工小直徑深孔時(shí)可采用高壓力、小流量；加工大直徑深孔時(shí)可采用低壓力、大流量；</p><p>　?。?）開(kāi)始鉆削時(shí),應(yīng)首先打開(kāi)切削液泵,然后起動(dòng)鉆頭再走刀切削；鉆孔結(jié)束或發(fā)生故障時(shí),應(yīng)首先停止走刀,然后停住鉆頭,最后關(guān)閉切削液泵 [10] 。</p><p>　　[1] 對(duì)機(jī)床的要求</

66、p><p>　?。?）應(yīng)有足夠的剛度：內(nèi)排屑深孔鉆采用高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給量進(jìn)行加工，扭矩及軸向力都很大，機(jī)床的剛性對(duì)加工孔的精度和鉆頭的耐用度都有很大的影響。</p><p>　?。?）應(yīng)具有足夠的功率，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)，應(yīng)考慮到機(jī)床的效率。</p><p>　　（3）進(jìn)給機(jī)構(gòu)必須穩(wěn)定可靠：進(jìn)給平穩(wěn)，不能有爬行現(xiàn)象。機(jī)床的進(jìn)給量最好是無(wú)級(jí)調(diào)速，以適宜多種材料的深孔加工

67、，一般進(jìn)給量在0.05～0.35mm/r范圍內(nèi)。最好使用帶有過(guò)載保護(hù)的進(jìn)給機(jī)構(gòu)。</p><p>　?。?）機(jī)床的主軸軸向竄動(dòng)要?。簯?yīng)把機(jī)床主軸軸向竄動(dòng)調(diào)整到允許的范圍內(nèi)，否則易引起振動(dòng)而打刀。</p><p>　　（5）應(yīng)具有一定的控制系統(tǒng)：如主軸負(fù)荷表、進(jìn)給量表、超載安全裝置等，以保證深孔加工的可靠性。</p><p>　?。?）機(jī)床主軸的徑向跳動(dòng)量不得超過(guò)0.

68、02mm。</p><p>　　[2] 對(duì)加工系統(tǒng)其他附件的安裝要求</p><p>　?。?）要求機(jī)床主軸和導(dǎo)向套之間的跳動(dòng)量不得超過(guò)0.02mm，以保證兩者的同軸度要求。為減小機(jī)床主軸和導(dǎo)向套的同軸度誤差，最好在所用的機(jī)床上直接加工出導(dǎo)向套的底孔。</p><p>　?。?）要求導(dǎo)向套和工件之間的距離不得超過(guò)1mm，以保證鉆頭粗鉆時(shí)良好的貫穿和足夠的冷卻液流量。

69、</p><p>　　（3）鉆桿的聯(lián)接器與機(jī)床主軸之間應(yīng)有一定的同軸度要求。尤其當(dāng)采用鉆頭旋轉(zhuǎn)的加工方式時(shí)，鉆桿聯(lián)接器應(yīng)嚴(yán)格對(duì)中，以保證與機(jī)床主軸有公共的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)。</p><p>　　[3]對(duì)冷卻潤(rùn)滑液的要求</p><p>　　在深孔加工中，冷卻潤(rùn)滑液對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有相當(dāng)大的影響。根據(jù)內(nèi)排屑深孔鉆的加工特點(diǎn)，對(duì)所使用的冷卻潤(rùn)滑液有以下要求：</p>

70、;<p>　　（1）應(yīng)采用低壓大流量的冷卻潤(rùn)滑方式，由于采用大進(jìn)給量的加工方式，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的切屑多，切削溫度高，因此保證盡快沖走切屑和冷卻潤(rùn)滑刀頭是十分重要的。</p><p>　?。?）宜采用油脂類(lèi)切削油。由于鉆頭的導(dǎo)向塊在切削時(shí)受到較大的徑向壓力以及摩擦力，要是冷卻潤(rùn)滑不好往往會(huì)造成導(dǎo)向塊的急劇磨損和剝離。若選用極壓強(qiáng)化切削油，會(huì)在導(dǎo)向塊表面形成一潤(rùn)滑膜，起到潤(rùn)滑和支承重載的作用，這對(duì)減小導(dǎo)

71、向塊的磨損和延長(zhǎng)刀具的壽命極為有利。</p><p>　　（3）要求保持冷卻潤(rùn)滑的清潔。由于臟的冷卻潤(rùn)滑液會(huì)導(dǎo)致破壞導(dǎo)向塊表面潤(rùn)滑膜，或使小直徑深孔鉆的油路堵塞，也容易使高壓泵及閥門(mén)過(guò)早磨損，因此，必須對(duì)冷卻液進(jìn)行過(guò)濾，可采用先粗后精的過(guò)濾方式。</p><p>　　4.3.2 切削用量的合理選擇</p><p>　　對(duì)于內(nèi)排屑深孔鉆，有4個(gè)基本因素影響切削用量的選

72、擇：切屑的大小及形狀；機(jī)床的功率；合理的刀具耐用度；加工孔的尺寸的精度及表面粗糙度要求。其中，切屑的大小和形狀是最為重要的，因?yàn)榍行荚阢@頭和鉆桿內(nèi)能否順利排出是加工能否正常進(jìn)行的必要條件，當(dāng)然所選的用量必須是在機(jī)床的額定功率內(nèi)，同時(shí)在考慮鉆頭耐用度及內(nèi)孔的加工要求。切屑的形成，除了斷屑臺(tái)的形狀外，在很大程度上也受切削速度和進(jìn)給量的影響。一般來(lái)說(shuō)，固定進(jìn)給量而加大切削速度將使切屑變大、變軟，而固定切削速度加大進(jìn)給量將減短切屑長(zhǎng)度，增大切削

73、厚度。在實(shí)際使用中，可以通過(guò)以下幾個(gè)步驟來(lái)確定合適的切削用量：</p><p>　　根據(jù)加工材料粗選切削速度以及相應(yīng)的進(jìn)給量。</p><p>　　檢查機(jī)床功率是否合適，注意應(yīng)參考機(jī)床的效率值。</p><p>　　進(jìn)行一些試驗(yàn)，以形成良好的切屑為標(biāo)準(zhǔn)，決定最佳切削用量。</p><p>　　表4.1 切削速度和進(jìn)給量[1]</p>

74、;<p>　　在試驗(yàn)時(shí)須注意一下幾點(diǎn)：</p><p>　　如果中間齒形的切屑呈長(zhǎng)條形，可用減小進(jìn)給量的方法來(lái)解決，這時(shí)切削速度也要隨之減小（起減小切屑長(zhǎng)度的作用），以便使邊上的切削刃也能形成合適的切屑。對(duì)一些特別難加工的材料，如氮化鋼、不銹鋼及鈦合金等，切削速度要進(jìn)一步減小，以便所有的切削刃都能形成合適的切屑。</p><p>　　4.3.3 提高加工精度的措施</p

75、><p>　　[1] 加強(qiáng)導(dǎo)向以減小鉆孔偏斜</p><p>　?。?）適當(dāng)增加鉆頭鋒角，可減小鉆削徑向力，有利于降低導(dǎo)向塊的磨損和減小鉆孔的偏斜度。</p><p>　?。?）改變鉆頭角度和刀齒寬度，必須保證徑向合力始終壓向?qū)驂K，絕不允許偏離導(dǎo)向塊方向。徑向力既不可太小，也不可太大。太小的徑向力會(huì)使鉆頭導(dǎo)向削弱，容易產(chǎn)生振動(dòng)；太大的徑向力容易破壞導(dǎo)向塊的油膜，是導(dǎo)向

76、塊磨損較快。</p><p>　?。?）提高導(dǎo)向套或引導(dǎo)孔的精度，加強(qiáng)導(dǎo)向作用。</p><p>　　[2] 控制加工系統(tǒng)各部分的位置精度來(lái)提高鉆孔尺寸精度</p><p>　　（1）控制機(jī)床主軸、導(dǎo)向套（或引導(dǎo)孔）及聯(lián)接器內(nèi)孔三者的同軸度誤差必須小于0.03mm。</p><p>　?。?）嚴(yán)格控制導(dǎo)向套或引導(dǎo)孔與鉆頭的間隙，并盡可能采用導(dǎo)

77、向套旋轉(zhuǎn)的方式，以便保證鉆孔的尺寸精度。</p><p>　?。?）應(yīng)保證足夠的冷卻液流量和選用抗黏附性好的導(dǎo)向塊材料，以防止堵屑和導(dǎo)向塊上的切屑黏附。</p><p>　　[3] 穩(wěn)定鉆削來(lái)降低鉆孔表面粗糙度</p><p>　?。?）鉆頭外齒副切削刃及導(dǎo)向塊的表面粗糙度應(yīng)低于鉆孔粗糙度2～3級(jí)，最好用油石壁光副刃及過(guò)渡刃。</p><p>

78、;　　（2）選用適當(dāng)?shù)睦鋮s液及有效的冷卻方式。選用冷卻效果好，抗黏結(jié)性能力強(qiáng)的深孔切削液，保證供給充足的冷卻液，使得排屑順利，散熱快。另外，；冷卻液必須很好的過(guò)濾，以降低鉆孔的表面粗糙度。</p><p>　?。?）導(dǎo)向塊采用耐磨、抗黏附性好的硬質(zhì)合金材料，以減小切屑的黏性。</p><p><b>　　5改造裝置</b></p><p>&l

79、t;b>　　5.1中心架</b></p><p>　　中心架是深孔鉆削裝置中三大部件之一，其主要功能是支承、扶正旋轉(zhuǎn)的工件，與普通車(chē)床中心架功能相同。但是由于深孔加工零件較重，工件外圓速度較高，因此，必須使用滾動(dòng)支承。目前常用的有局部滾動(dòng)和整體滾動(dòng)兩種形式，分別使用三點(diǎn)支承和四點(diǎn)支承。</p><p>　　5.1.1 局部滾動(dòng)式中心架</p><p&g

80、t;　　局部式中心架的結(jié)構(gòu)與普通車(chē)床中心架結(jié)構(gòu)相同，只是支承采用了滾動(dòng)式，這種中心架的優(yōu)點(diǎn)是工件裝夾方便，其缺點(diǎn)是剛性較差，工件外圓必須預(yù)先車(chē)出定位基準(zhǔn)，并且找正步態(tài)方便。由于深孔鉆床沒(méi)有尾座，采用這類(lèi)中心架，一般必須在工件端面上車(chē)定位基準(zhǔn)和授油器導(dǎo)向錐面配合定心。</p><p>　　5.1.2 整體滾動(dòng)式中心架</p><p>　　整體滾動(dòng)式中心架適用于中小型深孔加工機(jī)床，其結(jié)構(gòu)如圖5

81、.1所示，有軸承、支座、支承套、支承調(diào)節(jié)螺釘和底板等構(gòu)成。工件安裝在支承套內(nèi)，調(diào)整4個(gè)支承螺釘進(jìn)行工件對(duì)中。改中心架具有剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，找正方便等優(yōu)點(diǎn)，但工件的裝夾不如局部滾動(dòng)式中心架方便，需要移動(dòng)中心架。</p><p>　　圖5.1 整體滾動(dòng)式中心架</p><p>　　由于機(jī)床的運(yùn)動(dòng)形式的確定為工件旋轉(zhuǎn)，刀具只進(jìn)給不旋轉(zhuǎn)，對(duì)局滾動(dòng)部式中心架和整體滾動(dòng)式中心架的比較確定后，選用整體

82、滾動(dòng)式中心架，因?yàn)檎w滾動(dòng)式中心架具有剛性好，回轉(zhuǎn)精度高，找正方便的優(yōu)點(diǎn)，在改裝后的機(jī)床上對(duì)保證深孔加工的精度有很大的保證。</p><p><b>　　5.2 授油器</b></p><p>　　授油器的功用是正確引導(dǎo)鉆頭并向切削區(qū)供給高速冷卻液。授油器一般分為不旋轉(zhuǎn)式授油器和旋轉(zhuǎn)式授油器兩種，分別用于工件不旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)兩種方式。</p><p&g

83、t;　　授油器的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： ①導(dǎo)向套孔、端蓋中心孔與動(dòng)力頭中心孔應(yīng)保證共軸線(xiàn)； ②導(dǎo)向套橫截面形狀應(yīng)與鉆頭的最大橫截面形狀相同,最大直徑比鉆頭直徑大0. 05～0. 1mm ，側(cè)隙0. 5～1mm ，最小直徑與鉆桿沒(méi)有配合要求,導(dǎo)向套與殼體為H7/ H6 的間隙配合; ③端蓋中心孔與刀桿滑動(dòng)配合,對(duì)刀桿起支承作用,使切削過(guò)程平穩(wěn)。④授油器有一定的密封要求,所以在各個(gè)連接面需要設(shè)置相應(yīng)的密封圈或密封墊。授油器的支座安裝在車(chē)床導(dǎo)軌上,可在導(dǎo)

84、軌上移動(dòng)和固定,其工作的過(guò)程是:先將授油器移開(kāi)至工件一定的距離,使鉆桿穿過(guò)授油器,從導(dǎo)向套中伸出足夠的長(zhǎng)度,將鉆頭安裝好;重新移動(dòng)授油器使鉆頭的大部分退入導(dǎo)向套,與工件上的加工孔位找正,然后將授油器貼緊工件加工面并加以固定,接上給液管,先開(kāi)啟切削液泵,再開(kāi)啟動(dòng)力頭,即可進(jìn)行切削加工。</p><p>　　5.2.1 不旋轉(zhuǎn)式授油器</p><p>　　不旋轉(zhuǎn)式授油器是由支架、前密封圈、導(dǎo)向

85、套、伸縮軸、手輪、支承螺母和后密封圈等組成，支架可沿機(jī)床導(dǎo)軌移動(dòng)并緊固。鉆孔時(shí)，旋轉(zhuǎn)手輪使伸縮軸靠向工件表面。將前密封圈貼緊于工件表面上。壓力油通過(guò)伸縮軸進(jìn)入，經(jīng)由鉆頭體與導(dǎo)向套形成的環(huán)形縫隙進(jìn)入切削區(qū)，冷卻潤(rùn)滑鉆頭。后密封圈是為了防止壓力油從鉆桿露出而設(shè)置的，鉆頭進(jìn)入工件時(shí)，油導(dǎo)向套引導(dǎo)穩(wěn)定鉆削，這種授油器主要用于刀具旋轉(zhuǎn)的深孔加工方式。</p><p>　　5.2.2旋轉(zhuǎn)式授油器</p><

86、;p>　　旋轉(zhuǎn)式授油器主要是用于工件旋轉(zhuǎn)或工件與刀具同時(shí)旋轉(zhuǎn)的鉆削方式，是最常用的一種授油器，該授油器在頭部增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)部分，是導(dǎo)向套與工件同時(shí)選裝，可以提高刀具入鉆是的導(dǎo)向精度。其結(jié)構(gòu)如圖5.2所示：</p><p>　　圖5.2 旋轉(zhuǎn)式授油器</p><p>　　在授油器的選擇上，由于不旋轉(zhuǎn)式授油器主要用于刀具旋轉(zhuǎn)的深孔加工，因此不旋轉(zhuǎn)式授油器不滿(mǎn)足于車(chē)床改造的運(yùn)動(dòng)要求。而旋轉(zhuǎn)

87、式授油器主要用于工件旋轉(zhuǎn)或工件與刀具同時(shí)旋轉(zhuǎn)的鉆削方式，并且該授油器在頭部增加了一個(gè)旋轉(zhuǎn)部分，是導(dǎo)向套與工件同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，提高了刀具入鉆時(shí)的導(dǎo)向精度。因此該結(jié)構(gòu)的確定為旋轉(zhuǎn)式授油器。</p><p><b>　　5.3 聯(lián)接器</b></p><p>　　聯(lián)接器的功用是支承鉆桿和排屑管，傳遞鉆削力矩和軸向力。對(duì)于噴吸鉆系統(tǒng)和DF系統(tǒng)，聯(lián)接器中還設(shè)計(jì)有負(fù)壓抽屑裝置，用于射流

88、流量的調(diào)節(jié)。</p><p>　　5.3.1 典型結(jié)構(gòu)</p><p>　　帶負(fù)壓裝置的聯(lián)接器可以做成旋轉(zhuǎn)和不旋轉(zhuǎn)兩種形式，分別用于刀具旋轉(zhuǎn)和工件旋轉(zhuǎn)加工方式。旋轉(zhuǎn)式聯(lián)接器是轉(zhuǎn)軸通過(guò)法蘭盤(pán)與機(jī)床主軸聯(lián)接，并通過(guò)鉆桿接頭與鉆桿連接，帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)。殼體、軸承、密封圈組成一個(gè)旋轉(zhuǎn)支承和密封系統(tǒng)。壓力油經(jīng)由殼體的進(jìn)油口從錐形噴嘴高速射入，產(chǎn)生負(fù)壓效應(yīng)，其射流間隙的大小可由調(diào)整墊片調(diào)節(jié)，以達(dá)到最理想

89、的負(fù)壓效應(yīng)。不旋轉(zhuǎn)式聯(lián)接器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需軸承支承，直接與機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)連接。切削液通過(guò)進(jìn)油嘴進(jìn)入，經(jīng)由前錐套和后錐套組成的錐形噴嘴射入鉆桿內(nèi)腔，向后噴射，形成負(fù)壓效應(yīng)。射流間隙依靠調(diào)節(jié)后錐套來(lái)調(diào)整，并用螺帽鎖緊。由于機(jī)床的運(yùn)動(dòng)形式為工件旋轉(zhuǎn)，刀具只進(jìn)給不旋轉(zhuǎn)，因此，負(fù)壓抽屑裝置確定為不旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓抽屑裝置。其結(jié)構(gòu)形式如圖5.3如下：</p><p>　　圖5.3 不旋轉(zhuǎn)式負(fù)壓抽屑裝置</p><p

90、>　　5.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）均壓腔設(shè)計(jì)：切削液在進(jìn)入噴嘴前，先進(jìn)入一個(gè)環(huán)形噴嘴的空間，該空間就成為均壓腔，均壓腔的作用是使射流通道切削液在射流前均壓，保證還錐形射流束均勻，以便提高負(fù)壓效應(yīng)。因此，在設(shè)計(jì)負(fù)壓裝置均壓腔時(shí)，首先應(yīng)保證均壓效果。在此基礎(chǔ)上，盡量減小均壓腔空間，以便減小擴(kuò)壓能量損失，減小負(fù)壓裝置體積。</p><p>　?。?）射流噴嘴設(shè)計(jì)：負(fù)壓抽

91、屑裝置中與鉆桿相通的進(jìn)油口成為噴嘴，常用的形式有兩種，一種是月牙槽形，另一種是圓錐形噴嘴。</p><p>　　月牙槽形噴嘴一般由兩排組成，間隙約為5mm，每排3～5個(gè)月牙槽，沿圓周均布。月牙槽有一個(gè)傾角，用以控制液流的方向。通常噴射角θ取20º～30º，間隙δ取0.3～0.5mm。兩排月牙槽在整個(gè)圓周內(nèi)應(yīng)搭成封閉環(huán)，避免產(chǎn)生噴射流的死區(qū)。必要時(shí)可修整噴嘴形狀，以盡量減小噴射流死區(qū)，最后一排月

92、牙槽，應(yīng)在進(jìn)油口的中心線(xiàn)位置上或超前一些，月牙槽應(yīng)避免開(kāi)在進(jìn)油口的渦旋區(qū)內(nèi)。還需注意密封，若有泄漏，會(huì)提高管內(nèi)壓力而破壞噴吸效應(yīng)。</p><p>　　6冷卻排屑系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　由于深孔加工需要強(qiáng)制冷卻，因此，在改造后的機(jī)床必須設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立的切削液油路。</p><p><b>　　6.1 油路設(shè)計(jì)</b></p>

93、<p>　　目前常用的內(nèi)排屑深孔鉆系統(tǒng)為BTA系統(tǒng)和DF系統(tǒng)，兩者對(duì)應(yīng)的油路系統(tǒng)有所不同。DF系統(tǒng)將BTA系統(tǒng)推出切屑與噴吸鉆系統(tǒng)吸出切屑的方法相結(jié)合，僅用一個(gè)鉆桿實(shí)線(xiàn)推吸雙作用。DF 鉆的鉆削直徑范圍比噴吸鉆大, 密封壓力比BTA 系統(tǒng)低, 其油路系統(tǒng)在目前應(yīng)用最為廣泛。其油路原理是：從油泵輸出的切削液分為兩路，一路直接由授油器進(jìn)入，通過(guò)鉆桿外壁與已加工孔表面之間的間隙到達(dá)切削區(qū)，并將切屑從鉆桿內(nèi)部推出；另一路從鉆桿尾部通

94、過(guò)一射流噴嘴進(jìn)入鉆桿內(nèi)腔，產(chǎn)生一定的負(fù)壓，將切削區(qū)的切削液和切屑向后抽吸，促使切屑順利排出。DF系統(tǒng)油路原理如圖6.1：</p><p>　　圖6.1 DF系統(tǒng)油路原理圖</p><p>　　由于本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的加工孔的孔徑范圍為15～25mm，因此，由表6.1得到壓力為4～5.5MPa,流量為50～70L/。取壓力為5MPa，流量為60 L/。兩路切削液的流量分配為</p>

95、<p><b>　　，</b></p><p>　　式中 —通往授油器的流量；</p><p>　　—通往聯(lián)接器的流量；</p><p><b>　　—油泵輸出的流量。</b></p><p><b>　　因此</b></p><p>　

96、　6.2 冷卻排屑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　冷卻排屑系統(tǒng)主要由郵箱、排屑箱、油泵、電機(jī)、過(guò)濾裝置和液壓元件等組成，深孔機(jī)床的改裝一般是在已安裝好的舊機(jī)床上進(jìn)行，受到地面和周?chē)臻g的限制，不易做成地坑式油箱，往往采用地面式油箱。因此，油箱高度和寬度要受到車(chē)床中心高和床后面空間的限制。油箱長(zhǎng)度可按最大加工長(zhǎng)度確定，并做成可移動(dòng)的。</p><p>　　油箱的箱體應(yīng)設(shè)有隔板，保證臟物能夠

97、沉淀。此外，還應(yīng)有慮油裝置，濾油裝置主要由所要求的過(guò)濾精度確定。過(guò)濾精度取決于工件材料、切屑形態(tài)及工件表面粗糙度等因素。一般地，過(guò)濾精度比所要求的的表面精度低10倍，即50μm的過(guò)濾精度可滿(mǎn)足Ra為5μm表面粗糙度的要求[14]。油箱內(nèi)采用5級(jí)過(guò)濾裝置，在排屑箱中用Ø5mm密集孔進(jìn)行粗過(guò)濾，切削油通過(guò)油箱蓋上80粒度過(guò)濾銅網(wǎng)進(jìn)入油箱，在郵箱中分別用100粒度和120粒度銅網(wǎng)進(jìn)行三、四級(jí)過(guò)濾，最后在油泵進(jìn)油管上裝紙型過(guò)濾器進(jìn)行第

98、五級(jí)過(guò)濾。這樣，過(guò)濾系統(tǒng)的過(guò)濾精度可達(dá)10～0.5μm。</p><p>　　6.3 深孔加工的切削液</p><p>　　6.3.1 切削液的機(jī)能</p><p>　　切削液在深孔加工中的綜合作用有：</p><p>　　（1）冷卻刀具與工件：減少刀具、工件熱變形，提高刀具耐用度，以保證孔德尺寸精度。</p><p>

99、;　?。?）潤(rùn)滑刀具表面：減少摩擦，減少切削變形，降低切削力，減少刀具磨損。</p><p>　?。?）排屑和吸振：用一定壓力和流量的切削液將切屑由切削區(qū)沖刷出來(lái)，實(shí)現(xiàn)排屑作用。由于工件內(nèi)孔和鉆桿的內(nèi)、外都充滿(mǎn)了一定壓力的切削液，能減弱由切削運(yùn)動(dòng)和摩擦作用產(chǎn)生的振動(dòng)和噪音。</p><p>　　（4）保護(hù)已加工表面及防腐：采用內(nèi)排屑和前排屑時(shí)，切削液可防止切屑劃傷已加工表面，并沖刷黏附在工

100、件表面的細(xì)碎切屑、積屑及黏附物，同時(shí)在孔表面形成油膜，起防銹作用。</p><p>　　6.3.2 深孔加工切削液的選用</p><p>　　在深孔加工中合理的選擇切削液是很重要的，它對(duì)加工質(zhì)量和生產(chǎn)率有決定性的影響。</p><p>　　切削液的選用，主要取決于工件材料的性質(zhì)、加工方法、切削液的類(lèi)型及切削條件等。理論上，應(yīng)根據(jù)不同的加工條件，配制最合適的切削液，實(shí)

101、踐證明，沒(méi)有一種“萬(wàn)能的切削液”想依靠一種切削液去適應(yīng)所有的加工，這是不現(xiàn)實(shí)的。然而，深孔加工中選擇一種通用的切削液，以適應(yīng)主要的幾種深孔加工，那是十分重要的。這是因?yàn)樯羁准庸ぶ星邢饕盒枰亢艽螅l繁的更換切削液會(huì)造成生產(chǎn)成本及生產(chǎn)輔助時(shí)間的增加。</p><p>　　切削液類(lèi)型的選用，主要由它的功能所決定。摩擦力主要問(wèn)題時(shí)，應(yīng)選用潤(rùn)滑性好的切削液；熱變形是主要問(wèn)題時(shí)，應(yīng)選用冷卻性好的切削液。</p>

102、<p>　　按切削條件選擇時(shí)，主要由切削速度來(lái)決定的。切削速度越高，切削液的效果就越差，就越應(yīng)該把冷卻刀具、延長(zhǎng)刀具的耐用度的效果作為重點(diǎn)考慮，應(yīng)選用浸透性好及黏度低的切削液。在低速重切削時(shí)，重要的是降低切削力，提高表面加工質(zhì)量，抑制加工變質(zhì)層，減小機(jī)械磨損，此時(shí)應(yīng)采用油性強(qiáng)、潤(rùn)滑性好及高黏度的切削液。在薄切削時(shí)，冷卻能力的要求可以低一些。</p><p>　　按加工孔徑大小選擇時(shí)，加工小直徑深孔選

103、用黏度低的切削液，以便降低黏滯阻力，減少液體能量損失；加工大、中直徑深孔時(shí)，液體的黏度可選大一些。</p><p>　　從工件材料方面考慮時(shí)，當(dāng)工件材料與刀具材料親和力大時(shí)，宜選極壓切削油；低速加工碳素鋼及低合金鋼，宜采用含硫的切削液，其潤(rùn)滑及斷屑效果比較好。</p><p>　　6.4 切削液的流量與壓力</p><p>　　在深孔加工中選擇合理的切削液的壓力和流

104、量是十分重要的。即應(yīng)給切削液一定的壓力和大的流量，才能將切削液輸送到切削區(qū)域，起著冷卻潤(rùn)滑、降低切削溫度和強(qiáng)制斷屑的作用；才能將切屑從切削區(qū)，想道具后方或向刀具前方?jīng)_掉，保證切屑正常排除。為了獲得最佳的表面粗糙度，所需的冷卻潤(rùn)滑液的工作壓力，往往高于正常排屑的壓力，并且保證壓力恒定。</p><p>　　加工中所需的切削液的壓力和流量隨刀具直徑、孔的深度、工件材料、加工方法的不同而不同。表6.1給出了在生產(chǎn)中常用

105、的內(nèi)排屑深孔加工方式下切削液壓力、流量和鉆孔直徑的關(guān)系，可以看出，壓力隨孔徑減小而增大，流量隨孔徑增加而增加。</p><p>　　表6.1 內(nèi)排屑深孔鉆切削液壓力與流量</p><p>　　6.5 切削液的使用與管理</p><p>　　深孔加工中，只有正確的使用和管理切削液，才能通過(guò)最佳的切削液獲得所期望的生產(chǎn)率和加工質(zhì)量的綜合效果。但在實(shí)際中，使用者往往忽視了

106、切削液的重要性，對(duì)切削液的合理使用和適當(dāng)維護(hù)可以延長(zhǎng)刀具壽命，提高加工質(zhì)量，改善工作環(huán)境的重要性認(rèn)識(shí)不足。因此，在使用與管理切削液方面應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：</p><p>　?。?）應(yīng)經(jīng)常加油，使油箱中油的高度保持在最高平面。油量大小，使得切削液循環(huán)速度太快，磨損物、微屑不能完全沉淀；濾油器負(fù)荷太高，過(guò)濾不良，惡化表面質(zhì)量，降低刀具耐用度；散熱不充分，切削液油溫升高，易造成刀具與導(dǎo)向塊的磨損及積屑瘤的生長(zhǎng)，易使切削液

107、老化，泡沫增多。一般進(jìn)油溫度不超過(guò)40℃，回油溫度最高為50℃，切削液老化常在50～60℃之間出現(xiàn)，從這個(gè)溫度每升高10℃，切削液老化速度約增加一倍。切削液老化，將導(dǎo)致加工質(zhì)量惡化，因而應(yīng)定期補(bǔ)充或更換切削液。</p><p>　　（2）濾油器、油箱必須定期清洗。</p><p>　?。?）使用中，應(yīng)采取防腐措施，防止切削液污染、老化變質(zhì)，以保證良好的工作環(huán)境。</p>&l

108、t;p>　?。?）不同制造廠的切削液盡量不要混用。</p><p>　?。?）加強(qiáng)對(duì)切削液的鑒別和試驗(yàn)分析。</p><p>　　6.6 油箱容積、油泵壓力及流量的確定</p><p>　?。?）油箱容積的確定：油箱應(yīng)有足夠的容積，保證切削液能正常冷卻以及污物的沉淀和分離。切削液在郵箱中每小時(shí)循環(huán)次數(shù)不能超過(guò)6次，因此，油箱的容積至少應(yīng)為最大油泵流量的10倍。

109、常用的油泵流量一般為125L/min，故油箱容積一般設(shè)計(jì)應(yīng)不小于1250L。切削液在油箱中的最低液面不低于最大裝油量的70%～80%，持續(xù)滿(mǎn)載的最高油面應(yīng)在90%～100%之間。</p><p>　?。?）油泵壓力及流量選擇：油泵壓力和流量一般應(yīng)根據(jù)使用的流體截面確定，即根據(jù)所加工孔的孔徑確定。用CA6140車(chē)床改裝的深孔鉆床，應(yīng)受到車(chē)床的功率和轉(zhuǎn)速的限制，鉆孔直徑范圍一般為Ø25～Ø70mm

110、，油泵壓力可根據(jù)表1選擇，考慮到油泵的性?xún)r(jià)比，通常選用齒輪泵。目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的齒輪泵最大流量為125L/min,最大壓力為2.5MPa,基本滿(mǎn)足使用要求。</p><p>　　6.7 加工孔的工藝分析</p><p>　　在普通車(chē)床上進(jìn)行加工,主要存在以下困難:</p><p>　　(1) 工件的精確定位工件的裝夾定位,直接關(guān)系到鉆孔加工精度。深孔加工容易鉆偏的原因,

111、除鉆具的剛性及加工軸向作用力的大小外,工件的裝夾定位也是主要影響因素之一。因此,要根據(jù)工件的尺寸要求結(jié)合具體的加工設(shè)備、工藝方法設(shè)計(jì)專(zhuān)用的夾具,以解決工件的裝夾定位。</p><p>　　(2) 適用于普通車(chē)床的長(zhǎng)桿切削鉆具超深孔的鉆削加工,適用的長(zhǎng)桿鉆具是必須的。市場(chǎng)上很難買(mǎi)到適用的超深孔鉆具,因此,必須根據(jù)工件的加工尺寸要求設(shè)計(jì)適用的長(zhǎng)桿鉆具。</p><p>　　(3) 加工過(guò)程中的