深孔加工技术演示教学课件

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深孔加工技术庞俊忠

中北大学，太原1深孔加工技术庞俊忠2几个相关问题

因为时间的关系，就以下几个问题做个简单的介绍：深孔加工技术介绍深孔加工技术的现状及发展趋势中北大学工艺所深孔加工技术的研究情况2几个相关问题因为时间的关系，就以下几个问题做个简单的介3一、引言1、深孔的定义

孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类，也包括介于两者之间的中深孔加工。一般规定孔深L与孔径d之比大于5，即L/d＞5的孔称为深孔；L/d<5的孔称为浅孔。2、深孔加工技术

深孔加工技术是深孔刀具、辅具和机床及其相关技术的统称。其中，深孔刀具及其排屑技术是决定整个技术发展的关键。深孔加工技术最初是在国防军工生产部门应用，用来加工枪管和炮筒。二战后，深孔加工技术的主阵地由枪炮制造逐步向广泛的经济建设领域转移，成为机械制造技术的一个重要分支。从而对深孔加工技术提出了商品化的要求（可靠性、高工效、高加工质量、低成本、易操作）。但深孔加工刀具和技术的发展，始终是围绕着解决顺利排屑，提高加工质量，提高加工效率，降低加工成本和易操作性等中心课题而进行的。3一、引言4

深孔加工技术，通常指的就是深孔钻削技术，它和车削、铣削等加工方法不同，其刀具本身进入工件，并在封闭的条件下进行切削，因而受到较多的限制。其特点有：

(1)、在工作过程中，无法直接观察刀具的工作情况，目前只能凭经验通过不断观察铁屑形状和手摸钻杆等手段来判断刀具的工作情况；(2)、不可能制成具有足够的刚度与足够牢靠的刀具和夹具，如钻杆细而长，钻出的孔不可避免地会产生某些偏差。如走偏，孔中心线弯曲等。(3)、钻头工作条件恶劣；切屑是在不能保证其正常形成的不良条件下产生的：整个切削刃全部参加工作，切屑宽度大，易产生振动；切削刃上各点的切削速度不同等。(4)、断屑与排屑困难，在孔内钻头钻杆要占据很大一部分空间，排屑空间受到限制，而且切屑难以自动排出。(5)、刀具的散热冷却条件不好。引言4深孔加工技术，通常指的就是深孔钻削技术，它和车53、背景及应用

起源：深孔加工技术产生于对枪炮管的制造过程。二战结束前的几个世纪中，深孔加工技术的发展和应用一直被局限于相对封闭的军工领域，并以其高难度、高成本和神秘性而闻名于制造业。应用领域：20世纪50年代。世界格局进入以和平和建设为主调的时代，深孔加工技术随之脱颖而出，成为“军转民”技术中的一朵奇葩，迅速被扩展应用于能源采掘、航空航天、发动机制造、机床汽车制造、石化及轻重化工、纺织机械、饲料机械、冶金、仪器仪表等广泛的产业领域。现状：欧、日、美等先进工业国，早在20世纪50年代就纷纷开展了深孔加工技术的学术和应用研究，六七十年代形成专业化的深孔刀具和深孔机床装备制造体系，少数跨国公司迄今仍垄断着世界深孔加工装备市场，如瑞典山特维克（SANDVIK）、德国TBT公司、BOTEK公司等。使深孔加工技术成为制造技术门类中成本最为昂贵的技术之一。引言53、背景及应用引言6

二、深孔加工系统2.1分类

深孔加工系统通常以深孔加工中所用的冷却、排屑装置来分类的。可分为枪钻系统、BTA系统、喷吸钻系统和DF系统。下面分别就上述系统作一介绍：2.2枪钻系统及其配置枪钻系统属于外排屑方式，其结构如图1所示，主要由机床、枪钻、中心架、钻套、钻杆联结器和冷却润滑油路系统组成。其工作原理是：切削液通过尾架上输油入口进入钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切除的切屑从钻头外部的V型槽中排出。由于切屑由钻头和钻杆外部排出，容易擦伤已加工孔表面，其加工质量要低于内排屑方式的系统（随后介绍）。该系统主要用于小直径（一般＜20mm）深孔加工。

6二、深孔加工系统7

图1枪钻系统枪钻是一种比较古老的深孔加工刀具，最初用于加工枪管，故名为枪钻。枪钻是外排屑深孔钻的代表，也是小直径（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。目前，硬质合金枪钻的最小直径为0.5mm；钻孔深度与直径之比超过100，最大可至250；钻孔精度为IT7一IT9；钻孔表面粗糙度Ra为3.2一0.4μm。

枪钻加工系统7图1枪钻系统枪钻是一种比较古老82.2.1枪钻

作为枪钻系统的一个重要组成部分----枪钻(刀具)，在其加工系统中占有极其重要的地位。图2显示了枪钻的外观以及所加工深孔的类别；图3显示了枪钻刀头的外观结构及形式；图4显示了枪钻的结构与组成，枪钻由头部1、钻杆2和传动部3组成，头部材料由高速钢和硬质合金两种，并与钻杆焊接在一起，目前主要是硬质合金枪钻。焊接后校直、精磨。枪钻是一种加工较小直径孔的代表性工具，结构比较完善，运用范围广泛，已被普遍使用。枪钻发明于1930年左右，它是历史上最早用于生产的具有连续供油排屑、有自导功能、能钻出尺寸、形位精度很高深孔，而且生产率较高的深孔钻头，以后出现的各种深孔刀具，都在很大程度上继承了它切削部分的基本特征。与扁钻、麻花钻等传统的孔加工刀具对比，枪钻同时实现了深孔加工的三项基本要求：枪钻82.2.1枪钻枪钻9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高压切削液作用下连续进行刀具的润滑冷却和排屑；(2)由于采用单边刃结构使轴向切削力和扭矩明显降低，使钻头的稳定性增大；(3)由于导条的导向作用和对孔壁的挤压作用，不会走偏；其特点有：1).避免了双刃钻因有横刃而在轴心线上的零切削速度，有横刃的钻头，切削时金属被挤压而引起轴向力大为增加，使钻头强烈振动，钻头容易走偏，钻出的孔偏斜；2).钻顶和工件形成M形的槽，该槽有定向作用；3).加工过程中形成一根零位芯棒，减小了轴向力。减小了孔中心线的走偏，并给钻头以附加的引导；⑷.能连续排屑，工件一次装夹钻通，不用掉头装夹，节约工时。枪钻9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高压切削液作用下连续进10枪钻枪钻主要不足之处有：冷却系统压力很高，例如钻长径比为30，直径为4mm的深孔，至少要达到9.5MPa的压强才能保证顺利排屑；当采用钻头回转方式加工时，钻头的转速和钻杆的长度均受到严格的制约；由于钻杆的中心不对称性，和圆型钻杆相比，其扭转刚度、弯曲刚度较低；钻通深孔后，必须从原路返回，容易划伤孔壁并可能损伤钻头由于切屑与已加工孔表面接触，也容易产生表面划伤；10枪钻枪钻主要不足之处有：11图2枪钻外观及所加工深孔的形式枪钻11图2枪钻外观及所加工深孔的形式枪钻12图3枪钻刀头的外观及形式枪钻12图3枪钻刀头的外观及形式枪钻13图4枪钻的结构枪钻13图4枪钻的结构枪钻142.2.2枪钻机床

作为刀具和加工方法的载体----机床，随着刀具材料及控制技术的发展也得到了很大的提高。向着高速、高效、多功能、精密、环保的方向发展。深孔机床从控制方面来讲，有两轴控制的加工回转体的通用枪钻机床，也有三轴控制的加工非回转体的通用枪钻机床及加工中心FMC，以及针对加工特殊工件而设计的专用深孔机床。目前，对于微小孔深孔枪钻机床，其转速已达到25000RPM；柔性制造单元的出现，极大地提高了加工效率，进给速度达4m/min；中等孔径的机床，其主轴转速多在4000-6000RPM。这充分体现了深孔机床向高速、高效、多功能、高自动化。绿色加工的方向发展。

枪钻机床142.2.2枪钻机床枪钻机床15钻削范围：2mm-22mm转速：0–12000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：10m/min

枪钻机床图5通用枪钻数控机床（1轴到4轴可选）15钻削范围：2mm-22mm枪钻机床图5通16枪钻机床钻削范围：0.6mm-6mm转速：0–25000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

图6微型深孔枪钻数控机床（2轴或4轴可选）16枪钻机床钻削范围：0.6mm-6mm图6微型深孔17枪钻机床图7深孔钻削单元：X、Y、Z、W、B、C-6轴控制钻削范围：6mm-50mm转速：0–4500RPM 进给速度：0-4000mm/min快进速度：12m/min

17枪钻机床图7深孔钻削单元：X、Y、Z、W、B、C-6182.3BTA系统及其配置由于枪钻的一些缺陷，1943年Beisner发明了一种内排屑深孔钻，由于该种结构于1945年得到欧洲“钻孔与套料协会（BoringandTrepanningAssociation,缩写为BTA）”的确认和推广，通称为BTA钻。由此产生了BTA钻削系统，如图8所示；经BTA推荐的深孔刀具共有三种：用于实体材料钻深孔的BTA钻，扩钻和套料钻。扩钻用于对已钻孔的进一步扩大和对毛坯粗孔的加工，特别用于以较小尺寸规格的深孔机床钻较大的孔。套料钻用于从实体上取出大直径或贵重金属料芯，其所需机床功率也小得多。在三种钻头中，以BTA（实体）钻应用最广，对深孔钻发展的影响也最深远。同枪钻相比，BTA钻具有以下优点：⑴.钻头与钻杆装卸方便；

BTA系统182.3BTA系统及其配置BTA系统19⑵.排屑难度相应减小，使BTA钻削系统适合于加工大直径深孔；⑶.由于BTA钻的相对供油面积比枪钻的大得多，排屑空间大，BTA钻削系统的冷却系统的压力明显降低；⑷.在钻头直径，钻杆全长和钻杆材质相同的条件前提下，BTA钻杆的扭转刚度约为枪钻钻杆的2.4倍，弯曲刚度也远高于枪钻钻杆，因而BTA钻可采用大进给量，钻杆的抗振能力也高于枪钻，这对提高钻孔工效和加工质量均为有利；⑸.钻杆的质心与中轴重合，且扭转强度与刚度大于枪钻的V形钻杆，这一优势使BTA钻特别适合于“工件固定，钻头旋转”的钻深孔方式；(6).由于切屑从钻杆内部排出，切屑不会划伤已加工表面，已加工表面质量较好；

BTA系统19⑵.排屑难度相应减小，使BTA钻削系统适合于加工大直径深20

图8BTA系统

BTA系统20图8BTA系统BTA系统212.3.1BTA钻图9显示了焊接式BTA钻头和机夹式BTA钻头的形式，包括单刃内排屑钻头、多刃错齿内排屑钻；图10显示了BTA钻头的结构组成，包括钻头体、刀片、导条；图11显示了其它BTA刀具形式，包括BTA扩钻、推镗头、拉镗头及套料；扩孔、镗孔是对孔进一步加工，扩孔是以扩大已钻孔的大小为目的，可以扩一次、二次或多次，并不特别注重孔的加工质量，而镗孔则是以提高孔的加工质量为目的的；套料加工适合较大孔的加工，从中掏出一个小于已加工孔径40-60mm芯棒，其结果是提高了材料的利用率，同时，也减小了机床的功率负荷。图12显示了其套料的加工原理图。

BTA钻212.3.1BTA钻BTA钻22

图9BTA钻头

(a)单刃焊接BTA钻头

(b)多刃错齿焊接BTA钻头

(c)单刃机夹BTA钻头

(d)多刃错齿机夹BTA钻头

BTA钻22图9BTA钻头(a)23

图10BTA钻头结构组成

BTA钻23图10BTA钻头结构组成B24

图11其它BTA深孔加工刀具

(a)BTA扩钻

(b)BTA拉镗头

(c)BTA推镗头

(d)BTA套料钻

BTA钻24图11其它BTA深孔加工刀具(a)BTA25套料钻套料钻削也是在实体材料上钻削，但是套料钻不是将所有的材料钻削为切屑，而是在孔的中央留下了一个实体的“核”。由于这种方法所需机床功率小，所以经常用于小功率要求的场合。若加工工件材料十分昂贵，中间剩下的材料也可用作材料检测分析，或重新处理作它用。钻盲孔时，当“核”掉下有可能引起崩刃，因此必须将钻头取下更换刀片，此时，再次将钻头导向入孔将会十分困难。

图12套料加工套料钻25套料钻图12套料加工套料钻262.3.2BTA钻深孔机床

作为BTA深孔刀具和深孔加工技术的载体----BTA钻深孔机床，随着刀具材料及控制技术的发展，同样向着高速、高效、多功能、精密、环保的方向发展。

BTA钻深孔机床主要以卧式形式较多，由于钻孔大而长，所以显得这类机床身长个大，其运动配置有工件旋转，刀具进给；工件旋转，刀具进给并旋转；工件进给，刀具旋转；工件固定，刀具旋转并进给。目前，这类机床的主轴转速多在4000-6000RPM。这充分体现了深孔机床向高速、高效、多功能、高自动化。绿色加工的方向发展。内排屑深孔机床262.3.2BTA钻深孔机床内排屑深孔机床27钻削范围：18-65mm（18-100mm）转速：0-6000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

内排屑深孔机床

图13BTA深孔机床27钻削范围：18-65mm（18-100mm）内排屑深孔28内排屑深孔机床

图14BTA深孔机床加工齿轮箱轴28内排屑深孔机床图14BTA深孔机床加工齿轮箱轴29内排屑深孔机床

图15带有液压加紧虎钳的BTA深孔机床29内排屑深孔机床图15带有液压加紧虎钳的BTA深30内排屑深孔机床

图16带有龙门式上下料的的BTA深孔机床30内排屑深孔机床图16带有龙门式上下料的的BTA312.4喷吸钻系统及其配置喷吸钻系统是为了克服枪钻系统造价太高、而BTA钻容易堵屑的缺陷，瑞典SANDVIK公司于1963年推出了一种利用高速流体负压效应，从钻杆后部抽吸切屑的“喷吸钻”，大大改善了排屑状况，提高了切削效率。喷吸钻的特点是：首先，由于负压效应的帮助，不仅改善了排屑状况，还使整个液压系统油压明显降低；其次，由于这种系统不需要严格的密封，对机床结构要求也比较简单，即便通用车床经简单改造也可用于深孔加工，从而大大降低了设备投资。图17为喷吸钻系统及加工原理图。

喷吸钻系统312.4喷吸钻系统及其配置喷吸钻系统32

图17喷吸钻系统喷吸钻系统32图17喷吸钻系统喷吸钻系统33

喷吸钻：对于喷吸钻系统，其机床与BTA钻机床一样，所以，我们主要介绍喷吸钻。喷吸钻钻头的切削部分和柄部设计，完全继承了BTA钻，唯一的区别是在钻头柄部内腔加焊上一根壁内管（故又称“双管喷吸钻”）。内管不受切削力，其尾部切出两排向后30度的月牙形槽如图17所示。

喷吸钻的优点是：(1)由于负压效应的帮助，改善了排屑状况，使液压系统压力明显降低；(2)喷射钻也有其自身的局限性，由于双管的原因，使得排屑空间受到限制。在孔小的情况下，无法替代枪钻加工，而在孔较大的情况下，由于排屑空间充分，也不必要使用喷吸钻，即不能取代BTA钻。其加工孔范围在φ18-φ65mm较为合适。喷吸钻33喷吸钻：对于喷吸钻系统，其机床与BTA钻机床一样，所以34

图18喷吸钻

(a)单刃喷吸钻

(b)双刃错齿喷吸钻喷吸钻34图18喷吸钻(a)35

图19喷吸钻组成喷吸钻35图19喷吸钻组成喷吸钻362.5DF钻系统及其配置DF(DoubleFeederSystem)钻系统于20世纪70年代中期由日本冶金股份有限公司推出。它是针对喷吸钻改进的一种深孔系统。DF钻的主要贡献在于：它不仅改善了BTA钻的排屑状况，同时又扩展了内排屑钻头加工小深孔的范围。据报道，国外使用DF钻加工小直径深孔的最高记录为φ6(无具体长度和其它详细数据)，有具体数据的记录为φ9mm,长度300mm。国内早在1980年左右开始推广，但用于实际生产的DF钻孔记录，孔的直径均在14毫米以上。DF钻系统特别适合φ6-φ30mm的深孔。图20显示了DF系统的工作原理与组成，与BTA区别之处在抽屑装置，抽屑装置与刀具进给合为一体，其组成由钻杆夹头、前喷嘴。后喷嘴、密封件、进油管、出屑管等组成。从液压站来的冷却液一分为二，2/3进入输油器，1/3进入抽屑器；后一支冷却液通过前后喷嘴的锥形间隙而加速，在钻杆尾端形成圆锥面的射流，从而使得钻杆末端产生负压抽吸作用，获得加速和顺畅排屑的目的。

DF钻系统362.5DF钻系统及其配置DF钻系统37

图20DF钻系统

DF钻系统37图20DF钻系统DF钻系38

DF钻头DF钻头：DF深孔钻头在结构上与BTA钻头相似，几何参数与BTA钻头一样，如图21所示，不同之处是DF钻头的头部须与孔壁形成一反压间隙，其形式有两种：一是用钻头体与钻头直径之差确定反压间隙；而是在钻头体上做一个圆柱形凸起环颈，与孔壁形成反压间隙(图21)

图21DF钻头38DF钻头DF钻头：DF深孔钻头在结构上与BTA钻头相似39

三、中北大学工艺所深孔加工技术研究现状中北大学兵器工艺研究所（即机械制造工艺研究所），是在我国兵工专家、兵总轻兵器行业总顾问王峻教授领导下，自力更生创建的国内唯一深孔加工技术研究基地。自1982年成立以来，共培养研究生70余人，研究所拥有完善的深孔加工装备（可加工深孔长度达6米的大型深孔加工机床5台、床身达24米的深孔珩磨机1台，能进行枪钻加工及DF钻加工的中小深孔机床2台、另外还有数控镗铣加工心中心、数控车床、线切割机床若干台）、计算机辅助设计、试验、测试设施和小批量新型刀具的生产手段。自1985年以来，累计完成部省级重大深孔科研成果6项，完成自拟课题20余项，申请国家发明专利4项。

39三、中北大学工艺所深孔加工技术研究现状中北大学40重要研究成果有：⑴、单出屑口内排屑喷吸钻

（ZL01249999.4）。目前已研制出φ4mm—φ25mm新型深孔钻和铰刀并用于生产完全成功，它是20世纪对外排屑深孔刀具（枪钻）的一次划时代革命，可以全面取代枪钻而成为国际通用的新型小深孔加工刀具：刀杆刚度比枪钻刀杆大1.5倍（因而工效高、加工质量好、且可加工超深小孔）；油压小（比枪钻低50%）；结构工艺完善，制造成本低；刀具寿命高（比焊片式钻头、铰刀总寿命提高一倍）。⑵、单管喷吸钻负压抽屑器（ZL93115084.1）。它是与前项发明配套使用的新型辅具，已在我们新研制的数控高速深孔钻床上正式配置成功，也可以用于改造枪钻深孔机床或普通车床。研究成果40重要研究成果有：研究成果41(3)、内排屑单刃深孔喷吸铰刀(ZL01249997.8)喷吸铰刀结构上采用与喷吸钻相近似的构造，可与单管喷吸钻机床配套使用。采用圆管状刀杆，提高了刀具的刚性，增强了出屑口的出屑能力，有利于连续型切屑的通过。(4)、内排屑单刃深孔镗头(ZL01250001.1)(5)、φ100-φ130mm炮管光镗加工新工艺

该项目由兵器工业总公司军品部签定，是一套高效率、高精度、高质量的大深孔加工新工艺，极大地提高了我国炮膛加工的技术水平。(6)、深孔刀具系列产品生产研制该项目由兵总科技局签定，新型深孔刀辅具研制属于创新型。研究成果41(3)、内排屑单刃深孔喷吸铰刀(ZL01249997.842(7)、精密深孔高速镗铰技术及机夹高速镗头它用于φ25mm以上的所有大、中直径深孔的高效精加工。可采用各种新型材料刀片对各种高强度、高硬度、超长、高精度深孔进行高速精密加工。对实心材料，可用钻、镗两次高速加工，质量高于珩磨，工效比传统工效高5倍以上；例如，对φ100mm的27SiMn(调质HRC38—42)热轧无缝管，切深3mm，一次镗出IT5,Ra0.4的精密孔，每米机动时间13.5分钟。(8)、用于枪钻系统的负压抽屑器。用于替代现用的排屑装置，可使油路压力降低50%，特别适用于φ8mm以下的超长深孔加工,已获成功。(9)、高速、多功能深孔机床研制

一九九二年以来，我们受厂家委托，已设计制造出三种高速数控深孔钻床共5台，兼容φ3mm—φ25mm小深孔的内外两种排屑方式加工。图22所显示的双轴深孔钻床是为山西柴油机厂轴类零件加工而设计的。研究成果42(7)、精密深孔高速镗铰技术及机夹高速镗头研究成果43研究成果

图22双轴深孔钻床钻削范围：6mm-30mm转速：0–5000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

43研究成果图22双轴深孔钻44中北大学工艺所针对目前几种深孔钻的特点，从射流和负压机理研究入手，找到影响负压效应的主参数及其作用规律，研制一种“参数可调式”高效抽屑器，对内排屑钻头进行优化设计，推出一种可覆盖大小深孔的内排屑单管喷吸钻系列，研制一套与上述钻头和抽屑器配套使用的深孔精加工刀具，即我们把它称之为SIED深孔加工技术或称SIED技术，是单管内排屑喷吸式深孔加工技术，英文名称为“SingletubeInnerchip-removalEjectorDeepholemachiningTechnology”。研究成果44中北大学工艺所针对目前几种深孔钻的特点，从射流和负压机理45实际上，DF系统也是单管内排屑喷吸钻，但其钻头结构完全沿袭了BTA钻，其抽屑器功能不完善，故发明者将其定名为DoubleFeederSystem（双供油系统），以示其与BTA钻的区别仅仅在于“DoubleFeeder”。我们所研究的SIED技术，不仅要有完善的抽屑系统，而且刀具系统与所有各类深孔刀具均不相同，综合所有深孔刀具的优点，但在实质上又有创新，包含了钻头、扩钻、套料钻、铰刀和镗头。SIED深孔加工技术的优越性(1)在高效能抽屑器的支持下，使单管内排屑深孔钻的加工范围覆盖大小直径深孔，解决国际上“内排屑深孔钻不能钻小孔”、“枪钻不适用于大直径深孔加工”两大难题。研究成果45实际上，DF系统也是单管内排屑喷吸钻，但其钻头结构完全沿46（2）、与枪钻相比，采用整体式（钻头与钻杆对焊为整体）SIED钻，钻杆扭转刚度为枪钻的2.8倍，焊缝强度提高1倍。因此在保证同一加工精度和表面质量的前提下，可采用比枪钻更大的切削用量，从而获得更高的生产率；SIED钻在制造工艺难度上比枪钻优越得多，制造成本低且易于国产化；安装、刃磨、密封均优于枪钻；钻杆可回收重新使用；SIED钻的油压仅为枪钻的1/3，因此机床成本远低于枪钻，且可用其它深孔机床或车床类机床改装，易于迅速普及推广。(3)、与其他内排屑深孔钻（BTA、双管喷吸钻、DF）相比，在大中口径深孔钻结构中采用方牙螺纹联结结构的同等条件下，SIED钻只需一个出屑口，不需设置断屑台，因而有两大优势：钻头结构简单，易于国产化制造，成本低；SIED可多次重磨，刀具综合成本比其它内排屑钻头低得多，使深孔加工的成本大幅度降低。研究成果46（2）、与枪钻相比，采用整体式（钻头与钻杆对焊为整体）S47(4)、SIED刀具门类齐全，不仅有用于实体材料加工的SIED钻头和套料钻系列，而且有SIED扩钻、中小深孔精加工用铰刀和大直径深孔用机夹镗头。可全方位用于所有深孔粗精加工及对已有铸件孔、无缝管深孔进行深孔加工。φ12mm以下SIED钻，采用新型的刚性复合钻杆，解决小孔深孔钻钻杆细长、刚性低、易折断，进给量小及钻具价格高昂、难制造的问题。(5)、所有SIED刀具构成一个结构、工艺高度相似的成组系列，易于实现多品种小批量成组化生产。所有SIED刀具、辅具、机床已构成一个《SIED深孔加工装备编码系统》，从定货、设计、备料、生产、验收、交货、成本核算,均可实现现代化管理,解决深孔装备品类繁多、定货批量小、生产准备复杂、交货期长的老大难问题（如国外小批量交货期为6个月，而SIED刀具的供货期可缩短为15天，SIED机床的交货期可缩短为3个月）。研究成果47(4)、SIED刀具门类齐全，不仅有用于实体材料加工的S48（6）、所有新型刀具材料均可用于SED刀具的制造（除硬质合金外，已采用涂层高速钢、涂层硬质合金、陶瓷刀片、电镀金刚石刀片），因此能及时保证用户对各种材料工件加工的特殊需要。在大深孔精镗头上采用超硬刀具材料，解决大深孔难加工管件的高速精加工问题，实现以镗代珩。研究成果48（6）、所有新型刀具材料均可用于SED刀具的制造（除硬质49

对外合作BTA钻（φ20mm—φ65mm）为国际通用的中大直径新型深孔钻头，因国内需求甚广，也是我们的一个重点开发项目。九二年已完成产品系列的设计和试制，部鉴定为国际水平。自一九九零年第一次在《新技术新工艺》期刊上公布我们的研制成果后，国内企业来人来函，要求提供新型深孔刀具、机床、辅具，委托解决深孔关键件加工者，络绎不绝，且以年增50%的速率增加。仅九三年一年多来，累计接待参观咨询洽谈技术支援项目、签定刀具、机床供货合同、来料加工合同者达200多次，承接合同供货总值达250万元。现在，我所已取得了良好的发展势头。目前，已于西飞国际签定百万元的深孔机床改造合同，用于深孔大腹扩孔，如图23所示，并研制出相应的扩孔刀具。对外合作49对外合作对外合作50

图23西飞国际深孔机床改造(所加工样件)对外合作50图23西飞国际深孔机床改造(所加工样件)对51

在承揽深圳市冠标电子技术有限公司的冲击发生装置试制中，加速炮管是制造难度最大的，材料为高强度炮钢PCrNi3MoVA，热处理到HRC40，加工孔直径φ20mm，粗糙度不低于Ra1.6μm，孔长达4250mm，长径比达212倍，我们通过一次钻孔即达到了要求，其偏差不到0.5mm，工件如图24所示。另外，还有难加工材料316L不锈钢管的精加工，如太钢不锈无缝钢管的精密镗孔，镗孔长度达6300mm，孔径φ37.8mm，对外合作

图24深圳冠标公司高强度、高硬度、超长孔加工51在承揽深圳市冠标电子技术有限公司的冲击发52

四、深孔加工技术发展趋势综合现有的深孔加工技术在机械制造领域的应用和发展，我们可以预料，深孔加工技术的发展趋势应该是朝着高、精、尖方面发展，但是又不会脱离现有的基础技术，即在现有的深孔加工技术的基础上，应用现代先进的科学技术，将待加工深孔逐步向小尺寸、高精度推进。具体表现在以下几个方面：(1)、深孔钻削加工技术从非自导式钻头（扁钻、麻花钻）发展到自导钻头以来，又从枪钻发展到BTA系统，进而又发明了喷吸钻系统；最近又在总结BTA系统和喷吸钻系统的基础上，发明了单管喷吸钻（DF系统）。从目前来看，深孔钻削加工的方法已经比较完善，今后的任务主要是在现有的基础上，不断完善各种加工系统，提高它们的加工能力和切削质量。随着技术的进步，科学的发展，新型刀具材料的出现，它们的的切削性能将得到提高。当然，也不能排除将会有新的加工系统出现。52四、深孔加工技术发展趋势综合现有的深孔加工技术53(2)、随着电加工技术的出现，深孔电解加工已得到应用，这在深孔加工技术上也是一个重大突破，它把人们习惯用刀具切削法加工深孔转向使用电解作用来加工深孔。这样，随着深孔尺寸的标准化、规格化以及电解技术的完善和改进，成本的降低，电解加工技术将会越来越广泛的得到推广应用。(3)、由于深孔钻削加工系统不断得到完善，它不但加工效率高，而且精度好，因而，它已不仅仅限于加工深孔了，而对于那些工业生产中，要求孔径公差严格、表面光滑，正圆度、平直度和直线性都好的浅孔加工也已广泛的采用深孔加工方法了。(4)、对于一些精密孔的加工，在单个刀具进行加工的基础上，现在在国内外已经出现一种组合式的刀具，一次走刀完成几道工序把孔加工出来。例如，西德伯林格公司加工液压缸时采用精光和滚压联合工艺一次走刀加工完成。深孔加工技术发展趋势53(2)、随着电加工技术的出现，深孔电解加工已得到应用，这54(5)、深孔加工的自适应控制将逐步应用于生产。自适应控制就是用一个自动控制装置，在钻孔过程中，不断监测切削扭矩的变化，据此，调整进给量的大小，以保证将切削扭矩控制在一定范围内。随着刀具的磨损，切削扭矩逐渐增大，此装置可使进给量逐步减小，当减小到容许的最小限度时，切削自动停止。此外，它还可同时监测切削油的压力，当油压上升到一定限度时，即说明发生了堵塞，机床发出信号，并在短时间内减小切削进给，如果油压下降，也可自动停止切削。(6)、利用激光技术来严格限制待加工深孔的误差。这是深孔加工技术中的一个新的应用。特别是在镗削加工深孔的过程中，该技术已得到了初步的应用。可以预料，今后激光技术必将在深孔加工技术方面大有作为。深孔加工技术发展趋势54(5)、深孔加工的自适应控制将逐步应用于生产。自适应控制55

五、结束语

以上是我所想要讲的关于深孔加工技术的几个方面。深孔加工技术作为一项关键的制造技术，在现代科技与传统产业中，为适应制造业的需要而得到发展，同时也迫切需要得到人们的进一步的重视。如有何不妥之处，希望我们能共同交流、探讨。

谢谢各位！

庞俊忠2009.10.3055五、结束语以上是我56END56END57

深孔加工技术庞俊忠

中北大学，太原1深孔加工技术庞俊忠58几个相关问题

因为时间的关系，就以下几个问题做个简单的介绍：深孔加工技术介绍深孔加工技术的现状及发展趋势中北大学工艺所深孔加工技术的研究情况2几个相关问题因为时间的关系，就以下几个问题做个简单的介59一、引言1、深孔的定义

孔加工分为浅孔加工和深孔加工两类，也包括介于两者之间的中深孔加工。一般规定孔深L与孔径d之比大于5，即L/d＞5的孔称为深孔；L/d<5的孔称为浅孔。2、深孔加工技术

深孔加工技术是深孔刀具、辅具和机床及其相关技术的统称。其中，深孔刀具及其排屑技术是决定整个技术发展的关键。深孔加工技术最初是在国防军工生产部门应用，用来加工枪管和炮筒。二战后，深孔加工技术的主阵地由枪炮制造逐步向广泛的经济建设领域转移，成为机械制造技术的一个重要分支。从而对深孔加工技术提出了商品化的要求（可靠性、高工效、高加工质量、低成本、易操作）。但深孔加工刀具和技术的发展，始终是围绕着解决顺利排屑，提高加工质量，提高加工效率，降低加工成本和易操作性等中心课题而进行的。3一、引言60

深孔加工技术，通常指的就是深孔钻削技术，它和车削、铣削等加工方法不同，其刀具本身进入工件，并在封闭的条件下进行切削，因而受到较多的限制。其特点有：

(1)、在工作过程中，无法直接观察刀具的工作情况，目前只能凭经验通过不断观察铁屑形状和手摸钻杆等手段来判断刀具的工作情况；(2)、不可能制成具有足够的刚度与足够牢靠的刀具和夹具，如钻杆细而长，钻出的孔不可避免地会产生某些偏差。如走偏，孔中心线弯曲等。(3)、钻头工作条件恶劣；切屑是在不能保证其正常形成的不良条件下产生的：整个切削刃全部参加工作，切屑宽度大，易产生振动；切削刃上各点的切削速度不同等。(4)、断屑与排屑困难，在孔内钻头钻杆要占据很大一部分空间，排屑空间受到限制，而且切屑难以自动排出。(5)、刀具的散热冷却条件不好。引言4深孔加工技术，通常指的就是深孔钻削技术，它和车613、背景及应用

起源：深孔加工技术产生于对枪炮管的制造过程。二战结束前的几个世纪中，深孔加工技术的发展和应用一直被局限于相对封闭的军工领域，并以其高难度、高成本和神秘性而闻名于制造业。应用领域：20世纪50年代。世界格局进入以和平和建设为主调的时代，深孔加工技术随之脱颖而出，成为“军转民”技术中的一朵奇葩，迅速被扩展应用于能源采掘、航空航天、发动机制造、机床汽车制造、石化及轻重化工、纺织机械、饲料机械、冶金、仪器仪表等广泛的产业领域。现状：欧、日、美等先进工业国，早在20世纪50年代就纷纷开展了深孔加工技术的学术和应用研究，六七十年代形成专业化的深孔刀具和深孔机床装备制造体系，少数跨国公司迄今仍垄断着世界深孔加工装备市场，如瑞典山特维克（SANDVIK）、德国TBT公司、BOTEK公司等。使深孔加工技术成为制造技术门类中成本最为昂贵的技术之一。引言53、背景及应用引言62

二、深孔加工系统2.1分类

深孔加工系统通常以深孔加工中所用的冷却、排屑装置来分类的。可分为枪钻系统、BTA系统、喷吸钻系统和DF系统。下面分别就上述系统作一介绍：2.2枪钻系统及其配置枪钻系统属于外排屑方式，其结构如图1所示，主要由机床、枪钻、中心架、钻套、钻杆联结器和冷却润滑油路系统组成。其工作原理是：切削液通过尾架上输油入口进入钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切除的切屑从钻头外部的V型槽中排出。由于切屑由钻头和钻杆外部排出，容易擦伤已加工孔表面，其加工质量要低于内排屑方式的系统（随后介绍）。该系统主要用于小直径（一般＜20mm）深孔加工。

6二、深孔加工系统63

图1枪钻系统枪钻是一种比较古老的深孔加工刀具，最初用于加工枪管，故名为枪钻。枪钻是外排屑深孔钻的代表，也是小直径（φ10mm以下）深孔加工的常用方法。目前，硬质合金枪钻的最小直径为0.5mm；钻孔深度与直径之比超过100，最大可至250；钻孔精度为IT7一IT9；钻孔表面粗糙度Ra为3.2一0.4μm。

枪钻加工系统7图1枪钻系统枪钻是一种比较古老642.2.1枪钻

作为枪钻系统的一个重要组成部分----枪钻(刀具)，在其加工系统中占有极其重要的地位。图2显示了枪钻的外观以及所加工深孔的类别；图3显示了枪钻刀头的外观结构及形式；图4显示了枪钻的结构与组成，枪钻由头部1、钻杆2和传动部3组成，头部材料由高速钢和硬质合金两种，并与钻杆焊接在一起，目前主要是硬质合金枪钻。焊接后校直、精磨。枪钻是一种加工较小直径孔的代表性工具，结构比较完善，运用范围广泛，已被普遍使用。枪钻发明于1930年左右，它是历史上最早用于生产的具有连续供油排屑、有自导功能、能钻出尺寸、形位精度很高深孔，而且生产率较高的深孔钻头，以后出现的各种深孔刀具，都在很大程度上继承了它切削部分的基本特征。与扁钻、麻花钻等传统的孔加工刀具对比，枪钻同时实现了深孔加工的三项基本要求：枪钻82.2.1枪钻枪钻65(1)具有完善的供油排屑通道，可在高压切削液作用下连续进行刀具的润滑冷却和排屑；(2)由于采用单边刃结构使轴向切削力和扭矩明显降低，使钻头的稳定性增大；(3)由于导条的导向作用和对孔壁的挤压作用，不会走偏；其特点有：1).避免了双刃钻因有横刃而在轴心线上的零切削速度，有横刃的钻头，切削时金属被挤压而引起轴向力大为增加，使钻头强烈振动，钻头容易走偏，钻出的孔偏斜；2).钻顶和工件形成M形的槽，该槽有定向作用；3).加工过程中形成一根零位芯棒，减小了轴向力。减小了孔中心线的走偏，并给钻头以附加的引导；⑷.能连续排屑，工件一次装夹钻通，不用掉头装夹，节约工时。枪钻9(1)具有完善的供油排屑通道，可在高压切削液作用下连续进66枪钻枪钻主要不足之处有：冷却系统压力很高，例如钻长径比为30，直径为4mm的深孔，至少要达到9.5MPa的压强才能保证顺利排屑；当采用钻头回转方式加工时，钻头的转速和钻杆的长度均受到严格的制约；由于钻杆的中心不对称性，和圆型钻杆相比，其扭转刚度、弯曲刚度较低；钻通深孔后，必须从原路返回，容易划伤孔壁并可能损伤钻头由于切屑与已加工孔表面接触，也容易产生表面划伤；10枪钻枪钻主要不足之处有：67图2枪钻外观及所加工深孔的形式枪钻11图2枪钻外观及所加工深孔的形式枪钻68图3枪钻刀头的外观及形式枪钻12图3枪钻刀头的外观及形式枪钻69图4枪钻的结构枪钻13图4枪钻的结构枪钻702.2.2枪钻机床

作为刀具和加工方法的载体----机床，随着刀具材料及控制技术的发展也得到了很大的提高。向着高速、高效、多功能、精密、环保的方向发展。深孔机床从控制方面来讲，有两轴控制的加工回转体的通用枪钻机床，也有三轴控制的加工非回转体的通用枪钻机床及加工中心FMC，以及针对加工特殊工件而设计的专用深孔机床。目前，对于微小孔深孔枪钻机床，其转速已达到25000RPM；柔性制造单元的出现，极大地提高了加工效率，进给速度达4m/min；中等孔径的机床，其主轴转速多在4000-6000RPM。这充分体现了深孔机床向高速、高效、多功能、高自动化。绿色加工的方向发展。

枪钻机床142.2.2枪钻机床枪钻机床71钻削范围：2mm-22mm转速：0–12000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：10m/min

枪钻机床图5通用枪钻数控机床（1轴到4轴可选）15钻削范围：2mm-22mm枪钻机床图5通72枪钻机床钻削范围：0.6mm-6mm转速：0–25000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

图6微型深孔枪钻数控机床（2轴或4轴可选）16枪钻机床钻削范围：0.6mm-6mm图6微型深孔73枪钻机床图7深孔钻削单元：X、Y、Z、W、B、C-6轴控制钻削范围：6mm-50mm转速：0–4500RPM 进给速度：0-4000mm/min快进速度：12m/min

17枪钻机床图7深孔钻削单元：X、Y、Z、W、B、C-6742.3BTA系统及其配置由于枪钻的一些缺陷，1943年Beisner发明了一种内排屑深孔钻，由于该种结构于1945年得到欧洲“钻孔与套料协会（BoringandTrepanningAssociation,缩写为BTA）”的确认和推广，通称为BTA钻。由此产生了BTA钻削系统，如图8所示；经BTA推荐的深孔刀具共有三种：用于实体材料钻深孔的BTA钻，扩钻和套料钻。扩钻用于对已钻孔的进一步扩大和对毛坯粗孔的加工，特别用于以较小尺寸规格的深孔机床钻较大的孔。套料钻用于从实体上取出大直径或贵重金属料芯，其所需机床功率也小得多。在三种钻头中，以BTA（实体）钻应用最广，对深孔钻发展的影响也最深远。同枪钻相比，BTA钻具有以下优点：⑴.钻头与钻杆装卸方便；

BTA系统182.3BTA系统及其配置BTA系统75⑵.排屑难度相应减小，使BTA钻削系统适合于加工大直径深孔；⑶.由于BTA钻的相对供油面积比枪钻的大得多，排屑空间大，BTA钻削系统的冷却系统的压力明显降低；⑷.在钻头直径，钻杆全长和钻杆材质相同的条件前提下，BTA钻杆的扭转刚度约为枪钻钻杆的2.4倍，弯曲刚度也远高于枪钻钻杆，因而BTA钻可采用大进给量，钻杆的抗振能力也高于枪钻，这对提高钻孔工效和加工质量均为有利；⑸.钻杆的质心与中轴重合，且扭转强度与刚度大于枪钻的V形钻杆，这一优势使BTA钻特别适合于“工件固定，钻头旋转”的钻深孔方式；(6).由于切屑从钻杆内部排出，切屑不会划伤已加工表面，已加工表面质量较好；

BTA系统19⑵.排屑难度相应减小，使BTA钻削系统适合于加工大直径深76

图8BTA系统

BTA系统20图8BTA系统BTA系统772.3.1BTA钻图9显示了焊接式BTA钻头和机夹式BTA钻头的形式，包括单刃内排屑钻头、多刃错齿内排屑钻；图10显示了BTA钻头的结构组成，包括钻头体、刀片、导条；图11显示了其它BTA刀具形式，包括BTA扩钻、推镗头、拉镗头及套料；扩孔、镗孔是对孔进一步加工，扩孔是以扩大已钻孔的大小为目的，可以扩一次、二次或多次，并不特别注重孔的加工质量，而镗孔则是以提高孔的加工质量为目的的；套料加工适合较大孔的加工，从中掏出一个小于已加工孔径40-60mm芯棒，其结果是提高了材料的利用率，同时，也减小了机床的功率负荷。图12显示了其套料的加工原理图。

BTA钻212.3.1BTA钻BTA钻78

图9BTA钻头

(a)单刃焊接BTA钻头

(b)多刃错齿焊接BTA钻头

(c)单刃机夹BTA钻头

(d)多刃错齿机夹BTA钻头

BTA钻22图9BTA钻头(a)79

图10BTA钻头结构组成

BTA钻23图10BTA钻头结构组成B80

图11其它BTA深孔加工刀具

(a)BTA扩钻

(b)BTA拉镗头

(c)BTA推镗头

(d)BTA套料钻

BTA钻24图11其它BTA深孔加工刀具(a)BTA81套料钻套料钻削也是在实体材料上钻削，但是套料钻不是将所有的材料钻削为切屑，而是在孔的中央留下了一个实体的“核”。由于这种方法所需机床功率小，所以经常用于小功率要求的场合。若加工工件材料十分昂贵，中间剩下的材料也可用作材料检测分析，或重新处理作它用。钻盲孔时，当“核”掉下有可能引起崩刃，因此必须将钻头取下更换刀片，此时，再次将钻头导向入孔将会十分困难。

图12套料加工套料钻25套料钻图12套料加工套料钻822.3.2BTA钻深孔机床

作为BTA深孔刀具和深孔加工技术的载体----BTA钻深孔机床，随着刀具材料及控制技术的发展，同样向着高速、高效、多功能、精密、环保的方向发展。

BTA钻深孔机床主要以卧式形式较多，由于钻孔大而长，所以显得这类机床身长个大，其运动配置有工件旋转，刀具进给；工件旋转，刀具进给并旋转；工件进给，刀具旋转；工件固定，刀具旋转并进给。目前，这类机床的主轴转速多在4000-6000RPM。这充分体现了深孔机床向高速、高效、多功能、高自动化。绿色加工的方向发展。内排屑深孔机床262.3.2BTA钻深孔机床内排屑深孔机床83钻削范围：18-65mm（18-100mm）转速：0-6000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

内排屑深孔机床

图13BTA深孔机床27钻削范围：18-65mm（18-100mm）内排屑深孔84内排屑深孔机床

图14BTA深孔机床加工齿轮箱轴28内排屑深孔机床图14BTA深孔机床加工齿轮箱轴85内排屑深孔机床

图15带有液压加紧虎钳的BTA深孔机床29内排屑深孔机床图15带有液压加紧虎钳的BTA深86内排屑深孔机床

图16带有龙门式上下料的的BTA深孔机床30内排屑深孔机床图16带有龙门式上下料的的BTA872.4喷吸钻系统及其配置喷吸钻系统是为了克服枪钻系统造价太高、而BTA钻容易堵屑的缺陷，瑞典SANDVIK公司于1963年推出了一种利用高速流体负压效应，从钻杆后部抽吸切屑的“喷吸钻”，大大改善了排屑状况，提高了切削效率。喷吸钻的特点是：首先，由于负压效应的帮助，不仅改善了排屑状况，还使整个液压系统油压明显降低；其次，由于这种系统不需要严格的密封，对机床结构要求也比较简单，即便通用车床经简单改造也可用于深孔加工，从而大大降低了设备投资。图17为喷吸钻系统及加工原理图。

喷吸钻系统312.4喷吸钻系统及其配置喷吸钻系统88

图17喷吸钻系统喷吸钻系统32图17喷吸钻系统喷吸钻系统89

喷吸钻：对于喷吸钻系统，其机床与BTA钻机床一样，所以，我们主要介绍喷吸钻。喷吸钻钻头的切削部分和柄部设计，完全继承了BTA钻，唯一的区别是在钻头柄部内腔加焊上一根壁内管（故又称“双管喷吸钻”）。内管不受切削力，其尾部切出两排向后30度的月牙形槽如图17所示。

喷吸钻的优点是：(1)由于负压效应的帮助，改善了排屑状况，使液压系统压力明显降低；(2)喷射钻也有其自身的局限性，由于双管的原因，使得排屑空间受到限制。在孔小的情况下，无法替代枪钻加工，而在孔较大的情况下，由于排屑空间充分，也不必要使用喷吸钻，即不能取代BTA钻。其加工孔范围在φ18-φ65mm较为合适。喷吸钻33喷吸钻：对于喷吸钻系统，其机床与BTA钻机床一样，所以90

图18喷吸钻

(a)单刃喷吸钻

(b)双刃错齿喷吸钻喷吸钻34图18喷吸钻(a)91

图19喷吸钻组成喷吸钻35图19喷吸钻组成喷吸钻922.5DF钻系统及其配置DF(DoubleFeederSystem)钻系统于20世纪70年代中期由日本冶金股份有限公司推出。它是针对喷吸钻改进的一种深孔系统。DF钻的主要贡献在于：它不仅改善了BTA钻的排屑状况，同时又扩展了内排屑钻头加工小深孔的范围。据报道，国外使用DF钻加工小直径深孔的最高记录为φ6(无具体长度和其它详细数据)，有具体数据的记录为φ9mm,长度300mm。国内早在1980年左右开始推广，但用于实际生产的DF钻孔记录，孔的直径均在14毫米以上。DF钻系统特别适合φ6-φ30mm的深孔。图20显示了DF系统的工作原理与组成，与BTA区别之处在抽屑装置，抽屑装置与刀具进给合为一体，其组成由钻杆夹头、前喷嘴。后喷嘴、密封件、进油管、出屑管等组成。从液压站来的冷却液一分为二，2/3进入输油器，1/3进入抽屑器；后一支冷却液通过前后喷嘴的锥形间隙而加速，在钻杆尾端形成圆锥面的射流，从而使得钻杆末端产生负压抽吸作用，获得加速和顺畅排屑的目的。

DF钻系统362.5DF钻系统及其配置DF钻系统93

图20DF钻系统

DF钻系统37图20DF钻系统DF钻系94

DF钻头DF钻头：DF深孔钻头在结构上与BTA钻头相似，几何参数与BTA钻头一样，如图21所示，不同之处是DF钻头的头部须与孔壁形成一反压间隙，其形式有两种：一是用钻头体与钻头直径之差确定反压间隙；而是在钻头体上做一个圆柱形凸起环颈，与孔壁形成反压间隙(图21)

图21DF钻头38DF钻头DF钻头：DF深孔钻头在结构上与BTA钻头相似95

三、中北大学工艺所深孔加工技术研究现状中北大学兵器工艺研究所（即机械制造工艺研究所），是在我国兵工专家、兵总轻兵器行业总顾问王峻教授领导下，自力更生创建的国内唯一深孔加工技术研究基地。自1982年成立以来，共培养研究生70余人，研究所拥有完善的深孔加工装备（可加工深孔长度达6米的大型深孔加工机床5台、床身达24米的深孔珩磨机1台，能进行枪钻加工及DF钻加工的中小深孔机床2台、另外还有数控镗铣加工心中心、数控车床、线切割机床若干台）、计算机辅助设计、试验、测试设施和小批量新型刀具的生产手段。自1985年以来，累计完成部省级重大深孔科研成果6项，完成自拟课题20余项，申请国家发明专利4项。

39三、中北大学工艺所深孔加工技术研究现状中北大学96重要研究成果有：⑴、单出屑口内排屑喷吸钻

（ZL01249999.4）。目前已研制出φ4mm—φ25mm新型深孔钻和铰刀并用于生产完全成功，它是20世纪对外排屑深孔刀具（枪钻）的一次划时代革命，可以全面取代枪钻而成为国际通用的新型小深孔加工刀具：刀杆刚度比枪钻刀杆大1.5倍（因而工效高、加工质量好、且可加工超深小孔）；油压小（比枪钻低50%）；结构工艺完善，制造成本低；刀具寿命高（比焊片式钻头、铰刀总寿命提高一倍）。⑵、单管喷吸钻负压抽屑器（ZL93115084.1）。它是与前项发明配套使用的新型辅具，已在我们新研制的数控高速深孔钻床上正式配置成功，也可以用于改造枪钻深孔机床或普通车床。研究成果40重要研究成果有：研究成果97(3)、内排屑单刃深孔喷吸铰刀(ZL01249997.8)喷吸铰刀结构上采用与喷吸钻相近似的构造，可与单管喷吸钻机床配套使用。采用圆管状刀杆，提高了刀具的刚性，增强了出屑口的出屑能力，有利于连续型切屑的通过。(4)、内排屑单刃深孔镗头(ZL01250001.1)(5)、φ100-φ130mm炮管光镗加工新工艺

该项目由兵器工业总公司军品部签定，是一套高效率、高精度、高质量的大深孔加工新工艺，极大地提高了我国炮膛加工的技术水平。(6)、深孔刀具系列产品生产研制该项目由兵总科技局签定，新型深孔刀辅具研制属于创新型。研究成果41(3)、内排屑单刃深孔喷吸铰刀(ZL01249997.898(7)、精密深孔高速镗铰技术及机夹高速镗头它用于φ25mm以上的所有大、中直径深孔的高效精加工。可采用各种新型材料刀片对各种高强度、高硬度、超长、高精度深孔进行高速精密加工。对实心材料，可用钻、镗两次高速加工，质量高于珩磨，工效比传统工效高5倍以上；例如，对φ100mm的27SiMn(调质HRC38—42)热轧无缝管，切深3mm，一次镗出IT5,Ra0.4的精密孔，每米机动时间13.5分钟。(8)、用于枪钻系统的负压抽屑器。用于替代现用的排屑装置，可使油路压力降低50%，特别适用于φ8mm以下的超长深孔加工,已获成功。(9)、高速、多功能深孔机床研制

一九九二年以来，我们受厂家委托，已设计制造出三种高速数控深孔钻床共5台，兼容φ3mm—φ25mm小深孔的内外两种排屑方式加工。图22所显示的双轴深孔钻床是为山西柴油机厂轴类零件加工而设计的。研究成果42(7)、精密深孔高速镗铰技术及机夹高速镗头研究成果99研究成果

图22双轴深孔钻床钻削范围：6mm-30mm转速：0–5000RPM 进给速度：0-1000mm/min快进速度：4m/min

43研究成果图22双轴深孔钻100中北大学工艺所针对目前几种深孔钻的特点，从射流和负压机理研究入手，找到影响负压效应的主参数及其作用规律，研制一种“参数可调式”高效抽屑器，对内排屑钻头进行优化设计，推出一种可覆盖大小深孔的内排屑单管喷吸钻系列，研制一套与上述钻头和抽屑器配套使用的深孔精加工刀具，即我们把它称之为SIED深孔加工技术或称SIED技术，是单管内排屑喷吸式深孔加工技术，英文名称为“SingletubeInnerchip-removalEjectorDeepholemachiningTechnology”。研究成果44中北大学工艺所针对目前几种深孔钻的特点，从射流和负压机理101实际上，DF系统也是单管内排屑喷吸钻，但其钻头结构完全沿袭了BTA钻，其抽屑器功能不完善，故发明者将其定名为DoubleFeederSystem（双供油系统），以示其与BTA钻的区别仅仅在于“DoubleFeeder”。我们所研究的SIED技术，不仅要有完善的抽屑系统，而且刀具系统与所有各类深孔刀具均不相同，综合所有深孔刀具的优点，但在实质上又有创新，包含了钻头、扩钻、套料钻、铰刀和镗头。SIED深孔加工技术的优越性(1)在高效能抽屑器的支持下，使单管内排屑深孔钻的加工范围覆盖大小直径深孔，解决国际上“内排屑深孔钻不能钻小孔”、“枪钻不适用于大直径深孔加工”两大难题。研究成果45实际上，DF系统也是单管内排屑喷吸钻，但其钻头结构完全沿102（2）、与枪钻相比，采用整体式（钻头与钻杆对焊为整体）SIED钻，钻杆扭转刚度为枪钻的2.8倍，焊缝强度提高1倍。因此在保证同一加工精度和表面质量的前提下，可采用比枪钻更大的切削用量，从而获得更高的生产率；SIED钻在制造工艺难度上比枪钻优越得多，制造成本低且易于国产化；安装、刃磨、密封均优于枪钻；钻杆可回收重新使用；SIED钻的油压仅为枪钻的1/3，因此机床成本远低于枪钻，且可用其它深孔机床或车床类机床改装，易于迅速普及推广。(3)、与其他内排屑深孔钻（BTA、双管喷吸钻、DF）相比，在大中口径深孔钻结构中采用方牙螺纹联结结构的同等条件下，SIED钻只需一个出屑口，不需设置断屑台，因而有两大优势：钻头结构简单，易于国产化制造，成本低；SIED可多次重磨，刀具综合成本比其它内排屑钻头低得多，使深孔加工的成本大幅度降低。研究成果46（2）、与枪钻相比，采用整体式（钻头与钻杆对焊为整体）S103(4)、SIED刀具门类齐全，不仅有用于实体材料加工的SIED钻头和套料钻系列，而且有SIED扩钻、中小深孔精加工用铰刀和大直径深孔用机夹镗头。可全方位用于所有深孔粗精加工及对已有铸件孔、无缝管深孔进行深孔加工。φ12mm以下SIED钻，采用新型的刚性复合钻杆，解决小孔深孔钻钻杆细长、刚性低、易折断，进给量小及钻具价格高昂、难制造的问题。(5)、所有SIED刀具构成一个结构、工艺高度相似的成组系列，易于实现多品种小批量成组化生产。所有SIED刀具、辅具、机床已构成一个《SIED深孔加工装备编码系统》，从定货、设计、备料、生产、验