BTA深孔钻削分析毕业设计论文

1、各类机械毕业设计课程定做 Q号是1716003572/2419131780 有大量现成及配套的图纸(需购买)宁XX大学毕业设计(论文)BTA深孔钻削分析所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日PAGE III摘 要本课程设计针对某企业的生产存在的加工技术问题，进行认真的分析，找出影响加工的主要因素(小四号，宋体，1.5倍行距，段前空0.5行。) 摘要应在150250字（摘要与关键词之间空一行）关键词：机械设计，机械设计，(关键词数量为46个，每一关键词之间用逗号分开，最后一个关键词不用标点符号)PAGE 36AbstractThe abstract in English goes

2、here. Abstract in English and that in Chinese presented on the previous page should agree. (英文摘要内容, 用小四号Times New Romans字体，每段开头缩进4个字符空格，英文摘要的内容应与中文摘要相对应。)Key Words: Key words in English go here and should be separated by a comma, but no comma is allowed after the last key word （关键词用小四号Times New Roma

3、ns字体, 全部小写，每一关键词之间逗号分开，最后一个关键词后不打标点符号）目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc323419456 摘 要 PAGEREF _Toc323419456 h I HYPERLINK l _Toc323419457 Abstract PAGEREF _Toc323419457 h II HYPERLINK l _Toc323419458 目 录 PAGEREF _Toc323419458 h III HYPERLINK l _Toc323419459 第1章 绪 论 PAGEREF _Toc323419459 h 1 HYPERL

4、INK l _Toc323419460 1.1深孔钻定义 PAGEREF _Toc323419460 h 1 HYPERLINK l _Toc323419461 1.2 深孔钻的分类 PAGEREF _Toc323419461 h 1 HYPERLINK l _Toc323419462 枪钻 PAGEREF _Toc323419462 h 1 HYPERLINK l _Toc323419463 深孔钻 PAGEREF _Toc323419463 h 1 HYPERLINK l _Toc323419464 喷射钻 PAGEREF _Toc323419464 h 1 HYPERLINK l _To

5、c323419465 深孔钻 PAGEREF _Toc323419465 h 1 HYPERLINK l _Toc323419466 1.3 深孔钻课题研究意义 PAGEREF _Toc323419466 h 2 HYPERLINK l _Toc323419467 1.4 BTA深孔钻削法介绍 PAGEREF _Toc323419467 h 3 HYPERLINK l _Toc323419468 第2章 内排屑深孔钻切屑的处理与控制 PAGEREF _Toc323419468 h 4 HYPERLINK l _Toc323419469 2.1 切屑形成的基本理论与屑形控制 PAGEREF _T

6、oc323419469 h 4 HYPERLINK l _Toc323419470 滑移与滑移线 PAGEREF _Toc323419470 h 4 HYPERLINK l _Toc323419471 切屑的变形和卷曲 PAGEREF _Toc323419471 h 7 HYPERLINK l _Toc323419472 切屑屑形及其控制 PAGEREF _Toc323419472 h 7 HYPERLINK l _Toc323419473 切屑形成过程中的声响与织构现象 PAGEREF _Toc323419473 h 10 HYPERLINK l _Toc323419474 2.2切屑的基本

7、形态 PAGEREF _Toc323419474 h 10 HYPERLINK l _Toc323419475 2.3 切屑的折断原理 PAGEREF _Toc323419475 h 11 HYPERLINK l _Toc323419476 2.4 切屑的控制 PAGEREF _Toc323419476 h 14 HYPERLINK l _Toc323419477 2.5 几种常用的断屑方法 PAGEREF _Toc323419477 h 17 HYPERLINK l _Toc323419478 第3章 积屑瘤与切削 PAGEREF _Toc323419478 h 19 HYPERLINK l

8、 _Toc323419479 3.1 积屑瘤 PAGEREF _Toc323419479 h 19 HYPERLINK l _Toc323419480 3.2 钻削加工 PAGEREF _Toc323419480 h 22 HYPERLINK l _Toc323419481 第4章 深孔钻削系统比较与研究 PAGEREF _Toc323419481 h 25 HYPERLINK l _Toc323419482 第5章 BTA深孔钻削分析与研究 PAGEREF _Toc323419482 h 29 HYPERLINK l _Toc323419483 5.1 BT A 系统的钻削原理 PAGERE

9、F _Toc323419483 h 29 HYPERLINK l _Toc323419484 5.2 B TA系统的构成及总体布局 PAGEREF _Toc323419484 h 29 HYPERLINK l _Toc323419485 5.3 B T A 钻削系统的关键部件设计一授油器的设计 PAGEREF _Toc323419485 h 30 HYPERLINK l _Toc323419486 5.4 深孔钻削时对刀具材料的要求 PAGEREF _Toc323419486 h 32 HYPERLINK l _Toc323419487 5.5 深孔钻削时常用刀具材料 PAGEREF _Toc

10、323419487 h 32 HYPERLINK l _Toc323419488 总结与展望 PAGEREF _Toc323419488 h 34 HYPERLINK l _Toc323419489 参考文献 PAGEREF _Toc323419489 h 35 PAGE 37第1章 绪 论1.1深孔钻定义专门用于加工深孔的钻头。在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻削时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑问题。1.2 深孔钻的分类深孔钻按排屑方式分为外排屑和内排屑两类。外排屑的有枪钻、深孔扁钻和深孔麻花钻等;内排

11、屑的因所用的加工系统不同，分BTA深孔钻、喷射钻和DF深孔钻3种。 枪钻只有一个切削部分,最早用于加工枪管。钻削时，切削液从钻杆中间进入，经钻头头部的小孔喷射到切削区，然后带着切屑从钻头的V形沟槽中排出。枪钻适用于加工孔径220毫米、孔深与孔径之比大于100的深孔。 BTA深孔钻切削液从钻杆与孔壁的间隙处送入，靠切削液的压力将切屑从钻杆的内孔中排出。BTA深孔钻适用于钻削孔径6毫米以上，孔深与孔径之比小于100的深孔，其生产效率比枪钻高3倍以上。 喷射钻一种多刃内排屑深孔钻，有内、外两层钻管，大部分切削液从内、外钻管的间隙中进入切 削区，然后连同切屑进入内管；另一小部分切削液则经由内管尾端的月

12、牙形孔进入内管，产生喷射效应，形成低压区，帮助抽吸切屑。喷射钻不要求严格的切削液密 封装置，适用于钻削直径18毫米以上、孔深和孔径比小于100的深孔。 DF深孔钻这种钻头吸收了BTA深孔钻和喷射钻的优点，采用单管，排屑靠推压和抽吸双重作用，提高了排屑能力,可钻削孔径在8毫米以上的深孔。 枪钻常用高速钢或硬质合金制造。各类内排屑深孔钻可根据尺寸大小，采用焊接或机械夹固式可转位硬质合金刀片的结构。深孔钻上的导向块起导向和定心作用， 减少钻孔的偏斜和切削时的振动。深孔钻的刀齿和导向块的布置主要考虑分屑和切削时径向力的平衡。刀体与钻杆可用焊接或方牙螺纹联接。1.3 深孔钻课题研究意义深孔加工技术最初应

13、用于国防军工制造业，加工枪管和炮筒。随着科学技术的进步，工业的发展，深孔加工技术已经运用到各机器制造部门，如石油化工机械、航空工业、造船、冶金、发电设备、橡胶机械等，从而使深孔加工成为机械加工中必不可少的一种工艺方法。特别是近年来随着宇航制造业、原子能工业、电力工业等行业的迅速发展，对机器及其零部件的综合性能提出了更高的的要求。新型高强度、高硬度的材料如钛合余、不锈钢、耐热合金、高锰钢、复合材料等应用越来越多，这些材料具有良好的物理机械性能、抗腐性能、抗磁性能和抗高温氧化性能，在某些方面非常优良。但它们的切削加工性一般较差，表现为切削力大、切削温度高、刀具磨损严重、断屑、排屑困难。在这类材料上

14、加工长径比大的孔，就显得十分困难。所以，难加工材料深孔加工问题是否解决好，将直接影响机械产品的生产率和质量。特别是在重型机器制造中，能否掌握它，运用自如，将对生产起着决定性的作用。深孔钻削条件比较恶劣，它是在封闭或半封闭的状况下进行的，因此，不能直接观察刀具的切削情况，切削热不易传散，而且排屑困难，工艺系统刚性差，切削效果不理想。难加工材料由于其切削性能差，切削热量大，刀具耐用度很低，容易堵屑，而造成刀具、工件甚至机床损坏。深孔钻削对工艺、刀具和设备有着比较特殊的要求，目前专门化的研究机构还比较少，因此，该项技术目前在许多企业中都属于“瓶颈”问题。如果该项技术能够得到有效推广，必将大大地提高我

15、国机械制造业的技术水平，产生巨大的社会及经济效益，市场前景非常乐观。深孔加工在各行各业应用都比较普遍，如枪炮管深孔加工，发动机输水孔、活塞销、曲轴通油孔，车辆的减振器筒、液压缸，火箭发射装置的精密高强度导管，航空仪表的测流、测压精密管，核电站的不锈钢管的加工，石油测井仪器等等。这是一项具有代表性既关系到产品性能质量，又关系到工艺成本和生产周期的关键技术。如能以最少的投入，最快的速度使我国深孔加工技术提高到国际先进水平，对于我国制造行业的技术改造和综合国力的提高将有巨大促进。专门用于加工深孔的钻头。在机械加工中通常把孔深与孔径之比大于6的孔称为深孔。深孔钻削时,散热和排屑困难，且因钻杆细长而刚性

16、差，易产生弯曲和振动。一般都要借助压力冷却系统解决冷却和排屑问题。深孔钻削的钻孔长度（或深度）大于等于孔直径的三倍。 所用钻有时称为 BTA 或喷吸钻。 冷却液通过钻头内部送到切削边。 深孔钻削在机械加工中占有非常重要的地位，但由于有一些技术 问题尚未解决，至今仍是金属切削加工的“瓶颈”工序。在深孔加工中，常常发生钻头刀齿突然崩刃或断齿，即钻头破损，其结果是工件孔表面损伤，钻杆扭弯、断裂，甚至机床被损坏。破损是深孔钻最主要的损坏形式。1.4 BTA深孔钻削法介绍BTA加工法，也就是内排屑高效率钻削法。 它是在枪炮钻基础上发展起来的，采用圆形空心钻杆和高压密封装置，将大量高压切削液压入钻杆和工件

17、孔壁之间的环形间隙中，流入切削区，然后和切屑一起从钻杆的内孔中排出。由于切屑不会划伤工件孔壁，加之环形间隙中的高压切削液能起到阻尼钻杆振动的作用(见图1)。因此 BTA加工方法具有加工表面粗糙度值低、精度高，钻孔效率高及刀具系统性能好等优点。图1 BTA法工作原理图 第2章 内排屑深孔钻切屑的处理与控制切屑 的 处 理与控制是深孔钻钻削难于解决的问题，关系到钻削是否顺利，生产效率的高低，经济效益等一切问题。2.1 切屑形成的基本理论与屑形控制由于金属切削过程是在高温、高压、高速下进行，因此切屑的形成机理相当复杂。为了在切削加工中有效控制屑形，提高加工效率，改善加工表面质量，有必要对金属切削过程

18、的一些基本理论进行深入研究和探讨。 2.1.1 滑移与滑移线 机械制造是利用金属塑性变形机理，采取滚压、轧制、冷拔或切削加工等方法，使零件达到要求的形状和尺寸。根据金属塑性变形理论可知，金属产生塑性变形的基本机理是滑移，即清移是金属最主要的塑性变形方式。金属的滑移仅在剪应力作用下才能发生，即当剪应力t达到金属材料的剪切强度极限ts时，便会产生塑性变形。在平面变形条件下，多晶体金属中的滑移是沿最大剪应力方向发生的，即滑移带与最大剪应力迹线相重合。假设在连续应力场(塑性区)内最大剪应力迹线是无限密集的，则沿最大剪应力方向不断由一点到与其无限接近的另一点，即可在变形平面上绘出两组相互正交的曲线(如图

19、1所示)，从而形成由切屑形成过程中第一变形区内部分滑移线与流线(或相邻部分)组成的格子。 滑移线的微分方程为 第一组滑移线： dy/dx=tanw 第二组滑移线： dy/dx =-tanw 图1 滑移线和最大剪应力迹线 图2 与滑移线相切的直角坐标系 第一、第二滑移线的参变量分别用a和b代替。选取滑移线oa、ob为两曲线坐标轴，用坐标轴的曲线坐标(a，b)表示平面上p点的位置(见图2)。这样，在曲线坐标网的任一a线上坐标b等于常值；在任一b线上坐标a等于常值。因此，在无限接近p点处，坐标曲线a和b与选取的直角坐标轴相重合，因此可认为 dx=dsa，dy=dsb 式中，dsa和dsb分别为曲线a

20、和b的弧长微分。因此有 由于直角坐标轴与滑移线相切，因此对于a而言，w=0。由于沿曲线a和b的角度w是不断变化的，因此偏导数 不等于零，从而使切屑在形成过程中产生变形和卷曲。 图3 两滑移线间的滑移线转角 图4 切屑中的应力 2.1.2 切屑的变形和卷曲 根据滑移线性质的汉基定理可知，滑移线a1与a2、b1与b2是无限接近的。b1线在 p点与f点的法线的交点O1 为b1线在p点的曲率中心；b2线在e点与 d点的法线的交点 O2 为b2线在 e点的曲率中心。在图3中，wpf=wed，wpe=wfd。b2线在p点的曲率半径等于b2线在e点的曲率半径加上滑移线a1由 e点与p点的弧长增量s。由于弧长

21、pfed(见图3)，从而使切屑发生变形。同理，由于弧长pefd，切屑必然发生卷曲。 在图4中，用一个剪切面oM代替第一变形区，如果用点流动到剪切面上的p点，第二滑移线与第一滑移线在p点的切线垂直，即剪应力t与平行于第一滑移线在p点的切线的正应力s形成直角。在坐标系xpy内，p为原点，OM即为第二滑移线的切线，X轴即为s和t的合力方向，并与t成45的夹角，与第一滑移线在p点的切线的夹角为p/4。由于s和t的夹角为p/2。 s和-s形成一个力矩，使切屑以p(空间坐标时为Z)为轴发生卷曲。 此外，随着切屑在前刀面上流动，其底层受到挤压，晶粒被拉长，造成切屑底部膨胀，促使切屑进一步弯曲变形，引起切屑卷

22、曲。 2.1.3 切屑屑形及其控制 金属材料的性能不同，其滑移性质也不相同，即使在相同条件下进行切削，所得切屑的类型、尺寸(变形程度)也不相同。 对于多晶体的塑性金属，切应力与作用于滑移线上的正应力的大小和方向无关，引起滑移面切变的原子移动是依次发生的，因此在切削塑性金属时容易得到连续状切屑。低塑性金属(或因形变硬化使塑性变差的金属)的切应力与正应力的大小和方向有关，容易产生刚性滑移(或称机械滑移)，它与塑性金属发生的位错式滑移明显不同，由原子层组成的原子群在滑移面上相对于另一些材料层同时滑动，随着滑移的产生，滑移带的不完整性破坏增大，结果将导致宏观完整性破坏。因此，切削脆性金属时，容易因机械

23、滑移而得到崩碎切屑。 图5 车刀几何参数示意图 切削塑性金属时，断屑是需要解决的主要矛盾。为有利于断屑，应尽可能增大切屑的基本变形和附加变形。如以较高切削速度切削碳钢或合金钢时，为得到螺旋卷屑、长紧卷屑或C形切屑，车刀应采用外斜式卷屑槽(见图5)，刀具合理几何参数范围：t=5-15，h=0.5-1.5mm，s=65-80；k值由背吃刀量则和进给量f决定，当 ap=0.4=20mm、f=0.15-1mm/r时，k=1.5-7mm。文献2、7等给出了这方面的一些参考数据，但文献中给出的切削用量、刀具几何参数(尤其是倒棱、卷屑槽等参数)以及附加断屑台(或断屑器)结构、尺寸等与切削用量相匹配的数据多是

24、在特定试验条件下得出的，如工件材料性质或切削条件改变，刀具几何参数、断屑台(或断屑器)尺寸等也需通过试验重新确定。 切削灰铸铁等脆性金属时，如何得到连续屑形也是一大难题。脆性金属的切削过程如图6所示。当刀具刚切入工件时，被切削金属层首先发生弹性变形(见图6a)；随即切屑在切削刃部开始产生裂口(见图6b) ；刃前裂口以每秒上千米的速度发生失稳扩展，使被切削金属层产生不同方向的裂纹(见图6c)；裂纹贯穿整个切削厚度，形成不规则的崩碎切屑(见图6d)。 加工HT200材料时，刀具前角和切削速度对切屑长度的影响如图7所示。当切削速度v 2.5m/s，刀具前角0=30时，由于切削温度较高，切屑呈暗红色被

25、“挤”出，虽然可得到硬度较高的连续形切屑(类似钢屑)，但在此切削条件下切削力太大，切削温度过高，不适用于实际生产。选取较大的刀具前角虽可减小切屑变形，但在较高切削速度下，因切屑与前刀面接触长度减小，使切屑长度也缩短。此外，前角过大可能引起“自动切入”现象。在实际加工中，刀具前角取值一般在=10-25之间为宜。 图6 脆性金用切削过程示意图 1:v=0.484m/s 2:v=1.545m/s 3:v=2.547m/s 试件材料：HT200，ac=0.1414mm，aw=5.66mm 图7 刀具前角和切削速度对切屑长度的影响 图8 织构现象形成的切屑横截面形状 2.1.4 切屑形成过程中的声响与织

26、构现象 在金属切削过程中，如将机床、电机等发出的其它噪声排除在外，在塑性金属切屑的形成过程中可听到“咯吱、咯吱”的声响；在脆性金属切屑的形成过程中则可听到“咯酥、咯酥”的声响。根据金属学原理可知，点阵过渡到新的位置几乎是瞬时完成的，因此发出的声响并不是单纯的平直音。金属切削过程中原子键被破坏而引起的原子位置改变如晶粒破碎(沿晶或穿晶)、晶格扭曲等会发出爆裂声，这就为确定切削过程是否正常提供了一个判别条件。金属材料切削变形时，不仅切屑和已加工表面中的晶粒被拉长或破碎，而且各晶粒的晶格位向也会沿变形方向同时发生转动，使金属材料组织出现织构现象，由此形成的切屑横截面形状如图8所示。已加工表面的织构现

27、象对加工表面质量不利(表面鳞刺的产生即与其有关)。由于切屑变形越大，织构现象越严重，因此精加工时应采用可减小切屑变形的切削条件，如高速切削、选取较大刀具前角和较小切削厚度、提高刃磨质量、使用润滑性能好的切削液、通过热处理工艺降低工件材料塑性等。2.2切屑的基本形态1、带状切屑(1)带状切屑 这是最常见的一种切屑。它的内表面是光滑的，外表面呈毛茸状。加工塑性金属时，在切削厚度较小、切削速度较高、刀具前角较大的工况条件下常形成此类切屑。2、节状切屑又称挤裂切屑。它的外表面呈锯齿形，内表面有时有裂纹。在切削速度较低、切削厚度较大、刀具前角较小时常产生此类切屑。3、粒状切屑又称单元切屑。在切屑形成过程

28、中，如剪切面上的剪切应力超过了材料的断裂强度，切屑单元从被切材料上脱落，形成粒状切屑。4、崩碎切屑 切削脆性金属时，由于材料塑性很小、抗拉强度较低，刀具切入后，切削层金属在刀具前刀面的作用下，未经明显的塑性变形就在拉应力作用下脆断，形成形状不规则的崩碎切屑。加工脆性材料，切削厚度越大越易得到这类切屑。 2.3 切屑的折断原理金属切削加工是典型的材料去除不可逆过程加工过程中，金属材料伴随着大应变和高温状态产生的的塑性变形和断裂并最终形成切屑在现代高精度、高效率和高自动化的金属切削加工中，切屑控制问题越来越成为切削加工中的重要课题不利的屑形将严重影响操作安全、加工质量、刀具寿命、机床精度和生产效率

29、随着虚拟制造技术的深入研究，为我们对切削加工过程的切屑仿真研究提供了良好的途径，它将其生成、卷曲、折断过程的运动控制溶人参数化驱动的实时加工过程仿真演示中，真正建立起具有“沉韫感”的加工环境的虚拟体现因此有必要对切屑的形成、变形和折断的机制与规律进行深人的研究，以便对切屑形态进行有效的控制并为实时加工过程仿真提供切屑造型的依据并能进一步通过切屑控制和预测来优化切削参数1 切屑形成的复杂性金属切削加工的过程是一个很复杂的过程，包含和涉及到很多物理机理因素，如切削力、切削热、刀具磨损以及工件表面质量等，它们都是以切屑的件都是未知的，甚至连边界本身也无法确定因此我们很难用简单的解析法得出切削中过程形

30、成、流出的解析解切削加工中对切屑形成及切屑形状的影响因素很多，并且关系复杂，影响结果相当大在实际加工中，许多不稳定的因素如刀具的磨损，工件材料的不均匀性及机床的动态特性都会导致切屑形状的改变而对于不同的刀具刃形，材料及不同的加工参数，其切屑形状的差异就更大、园此，切屑形成的因素错综复杂，如不经过预先试验，一般很难准确地预测出切屑的形状但是，切削过程与切屑形成有其本身的规律，当切削条件在一定范围内变更时，切屑形状的变化有一定的规律可循，切削加工实践及研究证明，使切屑的形状控制在一定的允许范围内是能够做到的2 切屑的形成、卷曲及折断切屑的分类方法有很多，其中以国际生产加工研究协会的CIRP分类法和

31、国际标准化组织的ISO分类法应用最为广泛CIRP切屑分类法比较系统地反映了切屑流出、卷曲、折断与切屑类型之间的密切关系，有利于研究切屑的卷曲规律和断屑原理我们下面的讨论将以这种分类法为基础展开21 切屑的形成、卷曲刀具切人工件时，被切金属层经剪切面发生弹塑性措移变形成为切屑对于切屑的卷曲，文献 认为，前刀面的摩擦作用是切屑卷曲的主要原因这是因为前刀面的挤压作用使切屑厚度方向存在不同的残余应变，使切屑晶粒翻转从而引起切屑的卷曲同时，刀具卷屑槽的存在将在很大程度上影响切屑的卷曲日本的中山一雄指出：正常状态的切屑一般是螺旋形切屑，其形状可由螺旋外径2p，螺距P，螺旋面与轴线的夹角0确定(图1)切屑流

32、出后，受到工件、刀具、机床等的阻碍引起变形或折断，从而形成各种类型的切屑因此，其它形状的切屑可以看成是螺旋切屑的演变和组合由切削机理可知，对螺旋形切屑产生影响的参数有：切屑上卷曲率ltp，横卷曲率ltp，流屑角玑则螺旋切屑的形状参数可表示为切削加工过程中，影响及因素很多，诸如，被加工材料的性质，切削用量，刀具几何参数，冷却液及加工方式等通过对主要影响因素的分析计算和对其它因素进行综合实验，我们得到如下公式22 切屑的折断确定了切屑螺旋参数后，为了得到预期的屑型和最优的断屑效果，我们还必须对断屑机理进行研究从CIRP分类法中，我们可以看到，当切屑的卷曲曲率很小时，容易形成长带屑或缠乱屑；当成切屑

33、的卷曲曲率较大时，如果切屑流出时没有受到工件或刀具的阻碍，或受到阻碍后又脱离了阻碍，则会形成连续的螺旋屑；如果切屑受到阻碍后不能脱离阻碍，则形成各种类型的折断屑可见，切屑卷曲曲率对切屑的类型有很大的影响但是，我们同时看到，切屑的几何尺寸、工件和刀具的形状以及切屑相对于工件和刀具的位置决定了切屑流出后是否碰到阻碍或碰到什么样的阻碍以及切屑受阻后的行为此时，阻碍将对切屑的最终形状起决定作用切屑相对于工件和刀具的位置可由切屑卷曲曲率、流屑角和切屑螺旋形状参数来计算得到 断屑的应变条件决定了切屑碰到工件或刀具阻碍时是否会折断切屑受前刀面和和断屑槽作用后，得到向上的卷曲半径 。，然后碰到后刀面使其卷曲半

34、径增大到见，当应变E达到断裂应变 时，切屑就被折断从而得到c形屑(图2)所以此时切屑折断的条件为图2所示后刀面障碍型的折断方式是在实际的车削加工中最为常见的一种切屑折断方式2.4 切屑的控制在生产实践中，有的切屑打成螺卷状，到一定长度时自行折断；有的切屑折断成C形、6字形；有的呈发条状卷屑；有的碎成针状或小片，四处飞溅，影响安全；有的带状切屑缠绕在刀具和工件上，易造成事故。不良的排屑状态会影响生产的正常进行。切屑经第I、第变形区的剧烈变形后，硬度增加，塑性下降，性能变脆。在切屑排出过程中，当碰到刀具后刀面、工件上过渡表面或待加工表面等障碍时，如某一部位的应变超过了切屑材料的断裂应变值，切屑就会

35、折断。 研究表明，工件材料脆性越大(断裂应变值小)、切屑厚度越大、切屑卷曲半径越小，切屑就越容易折断。可采取以下措施对切屑实施控制： (1)采用断屑槽 通过设置断屑槽对流动中的切屑施加一定的约束力，使切屑应变增大，切屑卷曲半径减小。 断屑槽的尺寸参数应与切削用量的大小相适应，否则会影响断屑效果。常用的断屑槽截面形状有折线形、直线圆弧形和全圆弧形。前角较大时，采用全圆弧形断屑槽刀具的强度较好。断屑槽位于前刀面上的形式有平行、外斜、内斜三种。 外斜式常形成C形屑和6字形屑，能在较宽的切削用量范围内实现断屑；内斜式常形成长紧螺卷形屑，但断屑范围窄；平行式的断屑范围居于上述两者之间。2)改变刀具角度

36、增大刀具主偏角Kr，切削厚度变大,有利于断屑;减小刀具前角可使切屑变形加大，切屑易于折断;刃倾角s可以控制切屑的流向，s为正值时，切屑常卷曲后碰到后刀面折断形成C形屑或自然流出形成螺卷屑；s为负值时，切屑常卷曲后碰到已加工表面折断成C形屑或6字形屑。 (3)调整切削用量 提高进给量f使切削厚度增大，对断屑有利；但增大f会增大加工表面粗糙度;适当地降低切削速度使切削变形增大，也有利于断屑，但这会降低材料切除效率。须根据实际条件适当选择切削用量。 2.5 几种常用的断屑方法作出断屑槽a),b)加工碳钢、合金钢、工具钢和不锈钢；c)加工塑性更高的材料断屑槽位置及刃倾角作用外倾式刃倾角-s，断屑范围广

37、，粗加工；平行式刃倾角s =0，碰到切削表面折断，用于粗加工、半精加工；内倾式刃倾角+s，半精加工、精加工。2.改变切削用量f , 断屑,影响较大（a影响），ap，f 时有效，v的影响较小， v 时容易断屑。3. 其它断屑方法固定附近断屑挡块；采用间断切削；切削刃上开分屑槽 第3章 积屑瘤与切削3.1 积屑瘤1、积屑瘤的形成当前刀面与切屑底层金属的摩擦力超过切屑材料本身分子之间的结合力时，滞留层的部分金属就会粘附到刀具的前刀面上靠近刀刃处，逐渐累计便会形成一块很硬的楔状金属瘤，通常称为积屑瘤，也叫刀瘤 。 在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大

38、量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具*近刀尖的前面上，形成积屑瘤。2、影响积屑瘤的主要因素由于积屑瘤是在很大的压力、强烈摩擦和剧烈的金属变形的条件下产生的。因而，切削条件也必然通过这些作用而影响积屑瘤的产生、长大与消失。2.1、工件材料:当工件材料的硬度低、塑性大时，切削过程中的金属变形大，切屑与前刀面间的摩擦系数（大于1）和接触区长度比较大。在这种条件下，易产生积屑瘤。当工件塑性小、硬度较高时，积屑瘤产生的可能性和积屑瘤的高度也减小，如淬火

39、钢。切削脆性材料是产生积屑瘤的可能更小。2.2、刀具前角:刀具前角增大，可以减小切屑的变形、切屑与前刀面的摩擦、切削力和切削热，可以抑制积屑瘤的产生或减小积屑瘤的高度。据有关资料介绍，刀具前角040时，积屑瘤产生的可能就小。2.3、切削速度:切削速度主要是通过切削温度和摩擦系数来影响积屑瘤的。当刀具没有负倒棱时，在极低的切削速度条件下，不产生积屑瘤。以中碳钢为例，切削速度Vc2m/min30m/min时，积屑瘤从生产到生长到最大。也即是说，切削温度为300 左右时，切屑与刀具间的摩擦系数最大，积屑瘤达到最高高度。随着切削速度相应的切削温度提高，积屑瘤的高度逐渐减小。高速切削时（Vc 120m/

40、min），由于切削温度很高（800以上），切屑底层的滑移抗力和摩擦系数显著降低，积屑瘤也将消灭。所以我们日常精加工时，为了达到较低的已加工表面粗糙度的办法是采用在刀具耐热性答应范围内的高速切削，或采用低速（Vc 100m/min)或低速（Vc5/min ）。影响积屑瘤的因素工件材料塑性越大，越容易产生积屑瘤。 切削速度当工件材料一定时，切削速度是影响积屑瘤的主要因素 。规律：高速或低速不易产生积屑瘤。3、积屑瘤的作用 3.1、优点：积屑瘤的硬度比原材料的硬度要高，可代替刀刃进行切削，提高了刀刃的耐磨性；同时积屑瘤的存在使得刀具的实际前角变大，刀具变得较锋利。 3.2 缺点：积屑瘤的存在，在实际

41、上是一个形成、脱落、再形成、再脱落的过程.:部分脱落的积屑瘤会粘附在工件表面上，而刀具刀尖的实际位置也会随着积屑瘤的变化而改变.:同时，由于积屑瘤很难形成较锋利的刀刃，在加工中会产生一定的振动。所以这样加工后所得到的工件表面质量和尺寸精度都会受到影响。4、积屑瘤的控制 材料的性质 材料的塑性越好，产生积屑瘤的可能性越大。因此对于中、低碳钢以及一些有色金属在精加工前应对于它们进行相应的热处理，如正火或调质等，以提高材料的硬度、降低材料的塑性。 切削速度 当加工中出现不想要的积屑瘤时，可提高或降低切削速度，亦可以消除积屑瘤。但要与刀具的材料、角度以及工件的形状相适应。 冷却润滑 冷却液的加入一般可

42、消除积屑瘤的出现，而在冷却液中加入润滑成分则效果更好5、在精加工时怎样避免产生积屑瘤在精加工时，为了减少积屑瘤对加工表面质量的影响，可采取下列措施减少或避免积屑瘤的产生：提高切削速度或降低切削速度。因为积屑瘤是在一定的切削条件下形成的，中等切削速度最容易形成积屑瘤，应尽量避开。增大刀具前角、后角和刃倾角，使切削刃锋利，减小摩擦，排屑畅快。减小刀具前刀面的表面粗糙度值，减少切屑与前刀面的摩擦。浇注充分的切削液。3.2 钻削加工利用孔加工刀具在钻床上进行各种类型的孔加工的切削方法。钻削运动可进行粗加工、半精加工和精加工。主运动：刀具的旋转运动；进给运动：刀具或工件的平动。一、钻削特点与加工范围特点

43、：钻削加工属于定尺寸切削加工，孔径尺寸受到刀具直径的限制。加工范围：主要用于钻孔、扩孔和铰孔，也可以用来攻螺纹、锪沉头孔及锪凸台端面。（图6-19）钻削工艺特点 (1)容易产生“引偏” 引偏： a)由于钻头弯曲而引起孔径扩大，孔不圆。 b)被加工孔的端面和轴线不垂直。 避免引偏的措施： 1)预钻锥形定心坑 2)用钻套为钻头导向 3)钻头的两个主切削刃，刃磨对称。（2）排屑困难（3）切削热不易传散2. 钻削的应用 IT10以下，Ra大于12.5，要求高时需进一步加工。 成批大量生产中，广泛用钻模，多轴钻，组合机床。麻花钻的组成和切削部分3. 扩孔、铰孔 （1）扩孔 用于对已钻孔的进一步加工，可作

44、为孔的半精加工或最终加工。 特点（和钻孔比） a）刀齿数多（34个），故导向性好，切削平稳；生产率高 b）刀体强度和刚性较好； c）没有横刃，改善了切削条件。 因此，大大提高了切削效率和加工质量。一般情况，IT10IT9，Ra为3.26.3 （2）铰孔 用于中、小尺寸孔的半精加工和精加工。 一般，IT9IT7，Ra为0.41.6 铰孔特点 a)刀齿数多（612个），故导向性好，切削平稳； b)刀体强度和刚性较好（容屑槽浅，芯部直径大）； c）铰孔余量小，故工件的受力变形和受热变形较小。且切削速度较低，不易产生积屑瘤。因此，铰孔的加工质量更好。10铰刀的类型（a）直柄机用铰刀（b）锥柄机用铰刀c

45、）硬质合金锥柄机用铰刀（d）手用铰刀（e）可调节手用铰刀（f）套式机用铰刀（g）直柄 莫式圆锥铰刀（h）手用1:50锥度铰刀11图中为一方柱立式钻床，其主轴是垂直布置的，在水平方向上的位置固定不动 必须通过工件的移动，找正被加工孔的位置。立式钻 床多用于加工中小型工件。 立式钻床12摇臂钻床在大型工件上钻孔，希望工件不动，钻床主轴能任意调整其位置。这就需用摇臂钻床。是摇臂钻床 的外形图。摇臂钻床广泛地用于大、中型工件的加工。第4章 深孔钻削系统比较与研究深孔加工时, 必须将切屑从孔内排出。对!孔深 孔径 超过# 的孔来说, 只要排屑能力差, 无论怎样提高刀具系统的性能!如使用能重切削和大走刀进

46、给的刀具 都是毫无意义的。因此, 前人采用了各种排屑法!也称为深孔加工系统 , 由于加工精度、效率的关系, 经淘汰只剩下三种系统, 即枪钻系统、喷吸钻系统、 % & 系统 。最近日本冶金株式会社把被称为 ( 系统的深孔钻削应用于生产取得了很好的效果。下面把 ( 系统和上述三种系统进行比较并加以说明。各深孔加工系统的共同点, 第一是用高压冷却液使切屑排出, 其次是用硬质合金钻头进行高速、高精度切削加工枪钻系统如图) 所示, 冷却液由钻杆内部到达切削刃, 切屑从孔内壁与钻杆形槽之间被冷却液的压力推出, 即所谓冷却液推屑法。因为排屑空间大, 切屑较易于排出。这种刀其的缺点是加工效率低, 这是因为使用

47、了形钻杆, 会引起扭曲和弯曲, 不能高速进给。使用硬质合金刀具加工钢件时, 如果加工时进给量很小, 则将会使刀具后刃面的磨损增大, 因此不得不使用耐磨性好的/ 系硬质合金!相当于我国 / 系列 , 而/ 系硬质合金和钢的亲和力比0 系的大, 易于产生刀瘤而使加工表面光洁度变差, 一般在加工钢件时加工表面上会产生划痕, 使丑1 1 二达)2 、+2 3 4 。这种划痕随刀瘤的增大而增大。使用0 系硬质合金!相当于我国5 % , 2 时丑1 1 二 一般在, 、6 产4 , 但是因刀具磨损量大而不能使用。 % & 系统如图+ 所示, 冷却液从孔的内壁和钻杆外径之间的缝隙里到达切削刃, 切屑被冷却液

48、从钻杆内孔中推出。由于刀具的柄!即钻杆 是管状的, 因而刚度好, 有可能进行大进给量的高效切削。但在加工小孔时, 由于冷却液通道小, 排屑困难, 故加工直径14以下的孔效果不好。喷吸钻系统如图, 所示, 使用双层管, 应用真空效应将切屑吸出, 称为冷却液吸引排屑法。喷吸钻的刀柄!即外管 和 % & 系统一样是管状的, 因此刚度较高, 可采用大进给量加工。但加工太深的孔时, 用真空效应排屑比较困难9 此外因为使用双管, 由于冷却液通道的关系, 不能加工直径):8 以下的孔, 还有一个缺点是, 冷却液的供给方式不能抑制外管的振动。而 % 系统则由于孔内壁和钻杆外径之间有高压冷却液, 可使钻杆的振动

49、受到抑制。仅从振动阻尼效果这一点来看, 可以说 % & 系统较之喷吸钻漂统刚性更高,更容易保证精度。( 系统综合了上述推压、吸引排屑法的长处, 它是在工件孔端面处安装了液压头, 供给推压的冷却液,在钻杆尾部装备了能产生真空吸引作用的装置!图4 。BTA是美国镗削和套料加工协会的简称一 一编者这个系统的最大特点是, 由于兼用推、吸两种方式,冷却液流速加快, 提高了排屑能力。在小直径孔( ) + , , 特别是 , , 以下的孔的加工方面, 采用枪钻系统, 刀具刚度差, 效率很低. 采用/ 0 1 系统, 由于冷却液通道小, 则需要很高的压力, 使钻削加工不容易稳定. 而采用2 3 系统,虽然冷却

50、液通道也很窄小, 但由于兼有推、吸的作用,所以冷却液的流动很顺利, 排屑也很轻松。可以充分发挥刀具的性能, 在使用大进给量时可以得到较高精度, 而且加工时很稳定。图! 为用2 3 系统加工4 , ,孔的实例, 其加工效率是枪钻系统的5 ) 倍。现有试验表明6 使用2 3 系统加/ 0 1 刀具, 能高效率而稳定地钻削直径小至) , , 的孔。通常, 2 3 系统用于钻削中等直径( + 、)! , , 的孔效果很好。此时冷却液流动快、排屑快, 基本上能发挥出刀具系统的最大效力, 钻削笋)! , , 以上大直径孔时, 2 3 系统的优点就不显著了。四种加工系统钻孔速度对比, 以及技术经济评价,如图

51、) 和图7 所示。 第5章 BTA深孔钻削分析与研究BT A 钻 削方法是二战期间欧洲国家在比斯涅耳加工系统的基础上研究出来的，经过多次改进，发展成现代的BTA钻削系统。5.1 BT A 系统的钻削原理BT A 系 统属于内排屑方式。见图6-8，其工作原理是:切削液通过授油器从钻杆外壁与已加工表面之间进入，达到头部进行冷却润滑，并将切屑经钻杆内部推出。5.2 B TA系统的构成及总体布局见图6-9, BTA系统主要由工件、钻头、中心架、授油器、钻杆和尾架构成。其中，授油器是此系统中的关键部件。BTA深孔钻削系统总体布局如图6-9，它主要由机座、床头箱、卡盘、工件、中心架、授油器、钻头与尾架构成

52、。与DF系统总体布局主要区别在于尾架处，DF系统在此处安装了负压装置。5.3 B T A 钻削系统的关键部件设计一授油器的设计内排 屑 钻 削系统中受油器的主要作用有:将 切 削 液导入钻杆外壁与工件已加工表面之间，进入切削区，进行冷却、润滑及排屑;在 钻 头 切入工件前，为钻头提供导向;为 钻 杆 提供支撑。授油 器 是 内排屑深孔钻加工系统的关键部件，它的作用是形成机床一工件一钻杆间的封闭切削液通道，可提供一定压力的冷却液并支承钻杆，消除振动。因此，要求授油器密封不漏油，导向准确，消振性好。授油器与工件的密封一般有两种形式，一种是用橡胶环与工件端面接触密封;另一种是用带锥度的金属环与工件接

53、触密封，其密封性好，磨损小，适用于大批量生产。授油器的结构较多，但总的可分为两种类型，一种是旋转式，另一种是固定式。本试验采用旋转式授油器，其结构如图6-5所示。本试验用受油器结构如图6-5所示，为旋转式受油器。由支架1，前密封圈2，轴承3，伸缩轴4，轴承5，导向套6，轴承座7，旋转手轮8，支撑螺母9，后密封圈10等组成。支架1可沿机床导轨移动并固紧。钻孔时，旋转手轮8使伸缩轴4靠向工件表面，将前密封圈2压紧在工件表面上，当工件旋转时，带动导向套6一起旋转(导向套与工件同时旋转，可以提高刀具入钻时的导向精度)。压力油通过伸缩轴进入，经由钻头体与导向套6形成的环形缝隙进入切削区，冷却润滑钻头。后

54、密封圈10是为了防止压力油从钻杆漏出而设置的。钻头进入工件时，由导向套6引导稳定钻削，当导向套6磨损后需及时更换。6.2内排屑深孔钻钻头的设计与制造内排 屑 深 孔钻可分为单刃内排屑深孔钻和多刃错齿内排屑深孔钻。一般孔径为6-30mm时用单刃内排屑深孔钻，孔径大于30mm时用多刃错齿内排屑深孔钻。内排屑深孔钻头的设计(1)0 6一 0 30 mm内排屑深孔钻的结构在切 削 加 工领域内，刀具材料占有很重要的地位。刀具材料的切削性能，对切削加工技术水平的影响极大。切削难加工材料时，必须尽可能采用高性能的刀具材料。由于难加工材料种类繁多，性质迥异，在选用刀具时，必须注意刀具材料与被加工材料在力学、物理性能和化学性能之间的匹配。5.4 深孔钻削时对刀具材料的要求内排 屑 深 孔钻削是在封闭或半封闭的状况下进行的，因此不能直接观察刀具的切削情况、切削热不易传散，而且排屑困难、工艺系统刚性差，切