深孔鉆機采用高效的單刃深孔鉆孔，提高深孔加工效率
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摘要：深孔鉆機采用高效的單刃深孔鉆孔，提高深孔加工效率，因為它的剛性較低，并且存在磨邊缺陷。創(chuàng)新高效的單刃深孔鉆削可以提高加工效率。 當(dāng)孔的深度是孔直徑的許多倍時，需要進(jìn)行深孔鉆孔。
長期以來，單刃深孔鉆(槍鉆)的加工效率一直受到限制，因為它的剛性較低，并且存在磨邊缺陷。創(chuàng)新高效的單刃深孔鉆削可以提高加工效率。 當(dāng)孔的深度是孔直徑的許多倍時，需要進(jìn)行深孔鉆孔。
70多年來，單刃深孔鉆孔(gun drilling)是加工孔徑小于40mm的深孔的常用工具。但在實際應(yīng)用中，單刃深孔鉆加工效率較低，導(dǎo)致整體硬質(zhì)合金深孔鉆的快速發(fā)展。整體硬質(zhì)合金深孔鉆的開發(fā)是刀具制造精度的提高和坡口和導(dǎo)邊設(shè)計的改進(jìn)的結(jié)果。然而，這種深孔鉆只能在深度/直徑上加工相對較小的孔。對于更深的孔，需要一個深孔鉆。與整體硬質(zhì)合金單葉片深孔鉆探相比,兩個對稱葉片麻花鉆可以使用更高的進(jìn)給速率,因此有很多這樣的工具,但它的缺陷是洞質(zhì)量差,只能用于處理要求不高的使用情況。 與此相反，通過對比試驗可以看出，單刃深孔鉆進(jìn)的優(yōu)點是鉆進(jìn)質(zhì)量高，缺點是進(jìn)給速度小。在鋼坯回火過程中，如果進(jìn)料量增加，刀具磨損增加，產(chǎn)生不良的片狀。因此，低加工效率和短刀具壽命是普通單刃深孔鉆削的缺點。 稍微圓潤的邊緣可以延長刀具壽命 正是由于這些原因，開發(fā)出了一種高效的單刃深孔鉆探思想。
在保證單刃深孔鉆進(jìn)質(zhì)量的前提下，對刀具進(jìn)行優(yōu)化，在不降低刀具壽命的前提下提高加工效率。為此，對單刃深孔鉆井的優(yōu)化研究進(jìn)行了綜述。例如，對于不銹鋼的加工，不僅要特別注意刀具的設(shè)計，還要注意使用不同的涂層材料和涂層的結(jié)構(gòu)性能，確定與普通涂層相比，整體涂層工具磨損更小。其他研究表明，在大多數(shù)情況下，與邊緣鋒利的單邊深孔鉆機相比，輕微的圓邊可以提高刀具壽命。在本文介紹的hp-單刃深孔鉆孔應(yīng)用研究項目中，介紹了上述優(yōu)化結(jié)果，進(jìn)一步改進(jìn)了刀具結(jié)構(gòu)和基體材料。本研究使用的刀具為Botek精密孔加工技術(shù)有限公司制造，型號為113-hp。該創(chuàng)新刀具在多特蒙德大學(xué)切削加工研究所進(jìn)行了性能測試。
采用普通無涂層硬質(zhì)合金單邊深孔鉆進(jìn)工藝，對高壓單刃深孔鉆進(jìn)性能進(jìn)行了評價。通過切削試驗,普通整體硬質(zhì)合金單葉片深孔鉆探刀具磨損狀態(tài)和芯片的形狀顯示條件下喂養(yǎng)f = 0.02毫米,鉆井長度達(dá)到30米輕微的磨損,由于刀具在切削熱和切削力載荷很小,所以只有略坑磨損和磨損的葉片表面傾斜螺旋紙屑芯片后,很容易從孔排出。 通過增加進(jìn)給量，當(dāng)鉆長達(dá)到lf=9m后，刀具外圓處的刀尖磨損嚴(yán)重，不得不中斷試驗。此外，增加飼料的數(shù)量也會影響芯片的形狀。在傾斜的螺旋芯片上也有一個帶芯片，在工具和工件之間夾有平帶芯片，造成工具損壞。 根據(jù)上述機械載荷和芯片形狀的試驗結(jié)果，在使用HP單刃深孔鉆和扭深孔鉆進(jìn)行刀具壽命試驗研究時，所用進(jìn)給量為f=0.2mm。機械載荷的大小可以用來判斷刀具的磨損情況。隨著磨損量的增加，給料力和扭矩的測量值也會增加。
根據(jù)預(yù)定的刀具壽命，可增加10倍的供貨 測量結(jié)果表明，無論是深孔鉆還是單刃深孔鉆，在3000米的鉆孔長度中均無明顯增加。這一結(jié)果對于hp-單刃深孔鉆井尤其值得注意。因為普通單葉片深孔鉆探喂養(yǎng)f = 0.02毫米,也可以是30 m鉆井長度,提高飼料,導(dǎo)致普通單葉片深孔鉆穿更快,這將不得不終止測試之前預(yù)期壽命指數(shù)(只有達(dá)到9米深的洞)。然而，hp-single-edge深孔鉆機的進(jìn)給量要高出10倍，即， f=0.2mm，仍達(dá)到預(yù)定壽命指標(biāo)。此外，掃描電鏡分析表明該工具仍處于正常磨損狀態(tài)，可以繼續(xù)使用。 在相同供應(yīng)條件下，高壓單刃深孔鉆機的圓度偏差小于普通單刃深孔鉆機。這可能是由于刀具涂層的作用，使刀具形成一個穩(wěn)定的圓孔。在供給量相當(dāng)?shù)臈l件下，深孔麻花鉆取孔圓度較差。但所有的測量都處于良好的水平。
對于孔偏心誤差，測量值反映了刀具結(jié)構(gòu)和進(jìn)給量的影響。對于不同的單刃深孔鉆孔，實測值為相當(dāng)水平。這表明，刀具刃磨的改進(jìn)對孔的偏心誤差沒有不利影響。此外，對于單邊深孔鉆孔，增加進(jìn)給量或增加孔偏心誤差。隨著進(jìn)給量的增加，進(jìn)給力和轉(zhuǎn)矩值增大，導(dǎo)致徑向分量力增大，刀具偏移量增大，孔偏心誤差增大。對于兩種不同的單刃深孔鉆孔，偏心誤差沿孔長分布較小。 值得注意的是，hp-單孔深孔鉆進(jìn)的偏心誤差相對較高。為了減少偏心誤差，對刀具和加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)。對改進(jìn)工具的測試表明，該方法降低了偏心誤差。此外，減少了鉆井供應(yīng)。在這樣的進(jìn)給量下測量的偏心誤差表明，通過改進(jìn)刀具和加工工藝，可以大大減小偏心誤差。采用hp-單刃深孔鉆進(jìn)時，在進(jìn)給量較大的情況下，可以將偏心誤差減小到相似程度，這是hp-單刃深孔鉆進(jìn)的特點。
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