深孔钻床

GSM系列四轴数控深孔钻床^[1]

有别于传统的孔加工方式，依靠特定的钻削技术（如枪钻、BTA钻、喷吸钻等），对长径比大于10的深孔孔系和精密浅孔进行钻削加工的的专用机床统称为深孔钻床。其代表着先进、高效的孔加工技术，加工具有高精度、高效率和高一致性。

特点

它们代表着先进、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，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好；直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性。能够方便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、盲孔及平底盲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），也可用来加工精密浅孔，其最小的钻削孔径可达0.7mm。

发展概况及趋势

GSM硬质合金枪钻与BTA钻头^[2]

深孔钻削加工（孔深和孔径的比值＞10）在机械加工领域中占有非常重要的地位，约占孔加工量的40%以上。随着科学技术的进步，新型高强度、高硬度和高价值难加工深孔零件的不断出现，加工工件在加工深度、加工精度以及加工效率上要求的不断提高，使得深孔加工成为机械加工的关键工序和加工难点。传统的加工方法由于工艺系统刚度，切削排出及冷却润滑的问题。越来越难以满足甚至根本达不到现在的深孔加工在精度、效率、材料上的要求。所以这时的深孔加工需要一种特定的钻削技术的支持。随着我国机械制造业的迅速发展，使得原本局限于军事工业、航空航天等特定领域的深孔加工技术及装备在我国各行业也得到了广泛的应用。左图为最常用的二种深孔钻削加工刀具：枪钻和BTA单管钻

加工精度

深孔钻床是一种高精度、高效率、高自动化的深孔加工专用机床，依靠先进的孔加工技术（枪钻、BTA钻、喷吸钻等），通过一次连续的钻削即可达到一般需钻、扩、铰工序才能达到的加工精度和表面粗糙度。加工孔孔径尺寸精度：IT7～IT11；加工孔偏斜度：≤0.5～1/1000（加工孔深）；加工孔表面光洁度：Ra0.2～6.3um

机床结构

深孔钻床多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、冷却及过滤系统，以保证充足、洁净、温度适中的切削油供应。

分类

◇按主轴布置情况可分为卧式深孔钻床、立式深孔钻床和三坐标式深孔钻床；◇按目前常用的深孔钻削加工系统分类主要有枪钻机床、BTA单管钻机床、喷系钻机床；◇按运动形式分类：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，刀具作反向旋转又作进给运动 。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。◇按排屑方法分类：切削液通过中空的钻杆内部，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切屑从钻头及钻杆外部的V型槽排出的外排屑方式，如枪钻。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，并将切屑由钻杆内部推出的内排屑方式，如BTA钻。常用加工系统的原理及应用范围

枪钻加工原理图^[3]

枪钻系统

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，到达钻头头部进行冷却润滑，并将切屑从钻头及钻杆外部的V型槽排出。适宜于中小批量的金石QYZ深孔钻系统同样属于枪钻加工系统，可方便的配置在车床、镗床、加工中心等普通机床上，其刀具使用枪钻，高压力的气雾为其提供冷却和排屑的动力。

BTA系统加工原理图^[4]

BTA单管钻系统

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用之外，还提供了向切削区输油的通道。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。与喷吸钻相比，高的切削液压力使得单管钻系统更加可靠，当钻削难以断屑的材料（如低碳钢和不锈钢等）时尤为如此。相较喷吸钻来说，BTA单管钻系统是大批量、高负荷连续加工的首选。

喷吸钻系统工作原理图^[5]

喷吸钻系统

◇

系内排屑深孔钻削加工。切削液由联结器上输油口进入，其中大部分的切削液向前进入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排出；另外小部分的切削液，利用了流体力学的喷射效应，由内钻杆上月牙状喷嘴高速喷入内钻杆后部，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的抽吸，在推吸双重作用下，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，喷吸钻加工最小直径范围受到限制，一般不能小于￠18mm。

钻削中应注意的问题

◇深孔加工是处于封闭或半封闭的状态下，故不能直接观察到刀具的切削情况。目前只能凭经验，通过听声音、看切削、观察机床负荷及压力表、触摸震动等外观现象来判断切削过程是否正常。

◇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%,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，必须采取强制有效的冷却方式。

◇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。因此，切屑的长短和形状要加以控制，并要进行强制性排屑。

◇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，易产生震动，钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。这点在枪钻机床中更为突出。

目前深孔钻床的主要型号有ZK21\ZK21C\ ZK21D\ ZK21E\ ZK21F\ ZK21G\ ZK21S，其中以原国家小直径深孔钻床定点生产企业-陕西金石机械制造有限公司生产的深孔钻床市场占有率最为广泛，其涵盖了从玻璃纤维、特氟龙等塑料到高强度合金（如高温耐热合金、钛合金）等各种材料的深孔加工；加工孔径范围0.7mm～90mm，最大钻削深度可达5000mm。其产品已广泛服务于汽车制造、模具工业、煤矿石油机械、航空航天、液压机械、纺织、医疗器械、电力、汽轮机等各行业。

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