变形，Ｃ为与３个切削刃前角有关的常数。
该式表明，在ＢＴＡ深孔加工过程中，轴向力与 ３个切削刃所导致的切屑变形是线性关系。
４ 磨损
在深孑Ｌ钻削试验中，ＢＴＡ钻的磨损数据可以通
过测量获得。由
錾 试验数据可以得
出ＢＴＡ钻的寿命
曲线，如图２所 示，这条曲线与泰 勒曲线相似，即随
哦ｏ．３
鼯
０
着切削速度的增 加，低磨损区域减
１）安装好工件及刀具系统； ２）启动机床主轴及冷却液系统； ３）启动测量装置系统，调试好各信号线路； ４）设定好切削参数进行加工，同时采集信号； ５）对采集到的信号数据进行分析、处理。
２切屑的变形
２．１ ３条切屑刃上的切屑变形
根据金属切削原理，切屑变形可以用下列公式
得到：
／
ｙ一五面Ｃ丽ＯＳ‘２
（１）
３切削力与切屑变形
钻头上的切削力主要由３条切削刃上的切削
力、冷却液体压力、ຫໍສະໝຸດ 向块和已加工孔表面的摩擦力组成。该试验的钻孔直径为０２５ ｍｍ，只对轴向切 削力Ｅ进行了测量，并考虑到试验条件取同样的
切削深度，轴向力Ｅ是通过力传感器测量得到的。
通过对测量数据分析可以得出，当钻削速度口增加
的时候，轴向切削力只将会下降；当进给量，增加 时，轴向切削力Ｅ会上升。
Ｆ，＝Ａ∑ｙ＋Ｂ
（４）
式中；Ａ和Ｂ是与加工条件有关的常数；∑７是３条
切削刃产生的切屑总变形。 外刃、中间刃、内刃的轴向力与切屑变形的函数
关系可以分别表示为：
Ｆｏ，＝ｋｌ’，ｔ ｏ，（１．４％＋Ｃｏ）
（５）
Ｆ。＝ｋＰ，ｔｏ厂（１．４ｙ埘＋Ｃｏ）
（６）
Ｆ打＝ｋＦ，ｔ ｏ，（１．４竹＋Ｃｉ）
（７）
式中：ｋ为与加工条件有关的常数，Ｅ为最大剪切变 形量，ｔ。为切削深度，扎为３个切削刃分别产生的
的切屑变形最大，３个切削刃（内刃、中间刃、外刃）的切削力和切屑变形的总体变化趋势是相同的。
关键词：ＢＴＡ深孔钻头；切屑变形；切削力；刀具磨损
中图分类号：ＴＧ ７１３．１
文献标志码：Ａ
在通常的机械加工过程中，一般都具有较大的 排屑空间，能够保证切屑正常排出。但是在钻削过 程中，尤其是对内排屑深孔钻削，由于其最小排屑通 道截面是钻头的喉部，实际可用的排屑空间很有限， 较易造成在钻削过程中产生啃钻、轴向振动和受力 分布不均等现象。在ＢＴＡ深孔加工过程中，高效 率、恒稳定的排屑过程是保证正常钻削的必备条件。 通过研究钻头和工件间的相互作用力，来确定各种 不同加工条件下的切屑变形、切削力和切削刃磨损 情况是非常关键的。但是，用纯理论的方法难以得 到准确的数值，借助于试验的方法获得较为合理的、 对实际加工工艺有借鉴的数值是一个有效的办法。
ｍＶ，工作温度为一４０～１１０。Ｃ。
３）信号放大器。精度为２％，响应频率为３
‘
ｋＨｚ，拟定输出量＜５ ｍＶ。
４）钻头刀片材料采用ＹＧ类硬质合金刀片。
５）工件材料为不锈钢０Ｃｒｌ８Ｎｉ９，钻孔直径为
西２５ ｍｍ，长径比８０：ｌ。 图１是ＢＴＡ钻中
头的典型结构，其头
部油孔设计成偏离钻
头中心线。为了得到 窄而短的小ｃ形切屑
根据试验数据，ＢＴＡ深孔钻的轴向力经验公式 估算为Ｅ＝３８ ９９４ｆｏ·９６Ｖ－０·１４８（Ｎ）。
同时研究发现，该公式给出的进给与对应的轴
向力变化不是线性的，这是由于加工过程中钻头导 向条和工件已加工表面之间存在摩擦。
从试验数据还可以看出，深孔钻的轴向力和３
个切削刃产生的切屑总变形可用式（４）表示。
［参考文献］
［１］王俊．现代深孔加工技术［Ｍ］．哈尔滨：哈尔滨工业大 学出版社，１９８１． ［２］王世清．深孔加工技术［Ｍ］．西安：西安工业大学出版 社，２００３． ［３１马新，周长城．数据采集与处理技术［Ｍ］．西安：西安交 通大学出版社，１９９９．
作者简介：关世玺（１９６７一），男，工学硕士，副教授，研究方向 为先进制造技术。
图２ ＢＴＡ钻头磨损曲线图
小；当钻削温度达到刀具材料熔化点时，刀具磨损的
速度迅速增大。
５ 结语
通过对ＢＴＡ深孔钻削试验数据的分析研究， 表明在深孑Ｌ加工过程中内刃所产生的切屑变形量最 大，而切屑的变形量随着进给速度的增大而增加，随 着前角和切削速度的增大而减小。另外，通过试验 数据对钻削时的轴向力经验公式进行了改进，并得 到了ＢＴＡ钻头内刃磨损曲线（与泰勒曲线相近）。 这些研究结果，对在线控制ＢＴＡ深孔钻削的切屑 形态和掌握ＢＴＡ钻头磨损规律提供了依据。
最大，中间刃切削产生的切屑变形量次之，外刃切削
时切屑的变形量最小。
《新技术新工艺》·数字技术与机械加工工艺装备 ２００８年 第１２期
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万方数据
其原因是３条切削刃上的前角不同，内刃的前 角口一般是一２５。～一３０。，而另外２条切削刃的前 角口的范围是Ｏ。～２。。根据切屑变形原理，内刃切 削时的切屑变形要比另外２条切削刃的大，这和加 工轨迹所显示的结果一致。
收稿日期：２００８年７月２５日
责任编辑周守清
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《新技术新工艺》·数字技术与机械加工工艺装备 ２００８年 第１２期
万方数据
三切削刃BTA深孔钻钻削过程研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
关世玺， 范国勇， GUAN Shixi， FAN Guoyong 中北大学,机电工程学院,山西,太原,030051
图１ ＢＴＡ钻头结构图
形态，切削刃被分为３个部分，即内刃、中间刃和外 刃。切削刃的设置取决于孔径的大小和工件的材料 属性，以保证切屑容易排出。刀具的寿命测试是根 据自导向钻头在满足正常生产要求进行的，即按照 涂层刀片推荐寿命值的８０％作为刀具的寿命标准， 这个数值也适用于通用的ＢＴＡ类型的钻头的工作 寿命。 １．２试验步骤
三切削刃ＢＴＡ深孔钻钻削过程研究
关世玺，范国勇
（中北大学机电工程学院，山西太原０３００５１）
摘 要：通过试验对３个切削刃ＢＴＡ深孔钻削过程进行了研究，主要分析了在特定的深孔条件下切
屑变形和钻削力的情况。通过对测试系统所得到的试验数据进行评估和证实，阐述了ＢＴＡ深孔钻轴向
力的组成和切屑变形、刀具磨损以及钻削力之间的关系。研究结果表明，钻头的内刃在切削过程中产生
此外，３个切削刃的切削线速度不同，外刃的切 削线速度最大，中间刃次之，内刃最小，这同样会造 成内刃切削时切屑的变形量比其他２条切削刃产生 的切屑变形量要大。 ２．２切削参数对切屑变形的影响
切屑变形受深孔钻削加工条件的影响，可以从 分析切削刃前角、切削速度和进给量得出其规律：当 切削速度增加时，切屑的变形将减小；当进给量增加 时，切屑的变形将增大；当切削刃前角增大时，切屑 的变形将减小。
ｃｏｔ。一垒丛上二呈坐
（２）
。
ＣＯｓａ
式中：７为切屑变形程度，口为切削刃前角，妒为切削
剪切角，ｔ。是切削厚度。ｔ：则可以通过测量切屑的长
度ｌ和重量ｗ得出，即
￡，：里
（３）
ｐｗｌ
式中：ｐ为工件材料的密度。
利用上面的３个公式就可以由加工过程得到切
屑的变形程度。 从试验可以得知，３条不同的切削刃上所产生
的切屑变形量是不同的，内刃切削时切屑的变形量
１试验设备和步骤
整个试验系统主要由深孔钻床和数据测试装置 组成。
１．１试验设备
１）冷却系统。冷却液流动速度ｑ＝１００ Ｌ／ｍｉｎ，
冷却液压力Ｐ＝２．８ ＭＰａ，冷却液为机油和煤油的
混合液（机油６５％，煤油３５％）。 ２）传感器。采用ＷＹＧｌ通用型压力传感器，其
测量范围为０～２００ ＭＰａ，输出信号：满程≤士５
新技术新工艺 NEW TECHNOLOGY & NEW PROCESS 2008(12)
参考文献(3条) 1.马新;周长城 数据采集与处理技术 1999 2.王世清 深孔加工技术 2003 3.王俊 现代深孔加工技术 1981
本文链接：/Periodical_xjsxgy200812027.aspx