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BTA钻
(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
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图9 BTA钻头

BTA钻
图10 BTA钻头结构组成
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BTA钻
(a) BTA扩钻
(b) BTA拉镗头
(c) BTA推镗头
(d) BTA套料钻
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图11 其它BTA深孔加工刀具
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枪钻加工系统
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（φ10 mm 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 7 为IT7一IT9；钻孔表面粗糙度Ra为3. 2一0.4μm。

枪钻
2.2.1 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：
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枪钻
图2 枪钻外观及所加工深孔的形式
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枪钻
图3 枪钻刀头的外观及形式
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枪钻
图4 枪钻的结构
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枪钻机床
2.2.2 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。
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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；
图6 微型深孔枪钻数控机 床（2轴或4轴可选）
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枪钻机床
钻削范围：6mm - 50mm 转速：0 – 4500RPM 进给速度：0 - 4000mm/min 快进速度：12m/min
图7 深孔钻削单元：X、Y、Z、 W、B、C-6轴控制
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BTA系统
2.3 BTA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（Boring and Trepanning Association,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；
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枪钻机床
钻削范围：2mm - 22mm 转速：0 – 12000RPM 进给速度：0 - 1000mm/min 快进速度：10m/min
图5 通用枪钻数控机床（1轴到4轴可选）
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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
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内排屑深孔机床
图13 BTA深孔机床
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
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内排屑深孔机床
图14 BTA深孔机床加工齿轮箱轴
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内排屑深孔机床
图15 带有液压加紧虎钳的BTA深孔机床
深孔加工技术
庞俊忠
中北大学，太原
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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

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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。
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内排屑深孔机床
图16 带有龙门式上下料的的BTA深孔机床
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喷吸钻系统
2.4 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。
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BTA系统
图8 BTA系统
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BTA钻
2.3.1 BTA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。
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＜20 mm）深孔加工。
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BTA系统
⑵.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；
图12 套料加工
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内排屑深孔机床
2.3.2 BTA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。
套料钻

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。
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引言
3、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。 5