一、前言 随着工业的迅速发展，孔的加工增加了，孔加工约占机构加工量的三份之一，是一种重要的加工方式。在这一范畴内，由于孔的形状规格，精度与用途不同，加工方法各异使孔加工用的刀具种类繁多，其中钻头消费量 ，约占孔加工的40%。但钻头在加工孔深（L）与孔径（D）之比超过5时，由于存在排屑、润滑、工具振动等问题，使孔加工的工艺达不到要求，再深一点，几乎无法进行加工。因此，较之一般浅孔加工人们早已提出，并对不断发展的深孔加工技术是很感兴趣的。今天，从加工精度、加工效率观点来看，有三种系统：枪钻、BTA深孔钻、喷射钻。但其辅助设备繁多，加工少量深孔很不合算，还不为人们广泛地采用。这里介绍是一种特殊的高速钢钻头，它适用于碳钢、高铬、高镍等合金钢，特别适应于奥氏体不锈钢的钻削加工。对于孔深与孔径之比为60以下的深孔均可采用。 二、抛物线槽型深孔钻的结构 1、大螺旋角： 钻头的螺旋角相当于刀具的前角，增大螺旋角可以降低切削阻力、提高排屑能力，切屑变形所需要的能量越小，因而切削温度也相应地降低，其结果能延长钻头寿命。 2、切削刃槽型为抛物线型： 抛物线旋转成抛物面，在日常生活中常见抛物线的物体有反射灯光通过它们反射成直线出来。所用抛物线型的切削旋转成抛物面，切削过程使切削的流动方向为直线性，所以切屑排出来时速度很快，而且紧贴钻芯。 3、刃瓣基本消除： 消除刃瓣即增大了容屑槽，使刃瓣宽度与刃沟槽度比为1：5以上，沟宽比扩大之后，容屑槽扩大了，排屑性、切削液，浸透性都可得到提高。 4、钻尖采用十字修磨： 十字修磨法是修磨钻尖的 方法，十字刃磨法是这样进行的：用锐边砂轮磨掉刀刃后面的一部分，并一直磨到两个刀刃几乎可在钻头中心处相接。采用十字修磨，不仅定心好，整个横刃几消除，这不仅减少轴向力40-50%和切削阻力，还可以显著地减少横刃处的磨擦，降低热量，而且使钻心部分切削速度有所提高，延长钻头寿命及提高加工的精度。 5、钻芯厚并无增量： 提高钻芯厚，可取直径的0.4-0.65倍。这样同样长度的排屑槽，深孔钻的扭曲强度就比普通麻花钻头要高出20-30%，深孔钻和普通麻花钻的横截面形状，对于普通麻花钻头来说，根面部分产生扭曲应力集中，受力不均。深孔钻应力分布比较均匀，这有益于扭曲强度的增加，切屑是沿钻芯底排出，钻芯无增量，就是切屑排出时无阻力，所以该深孔钻排屑很通畅。 6、钻尖角大： 钻尖角与切削厚度之间有如下关系： t=f/2・sinφ/2 式中φ――钻尖角 f――进给量（毫米/转） t――切削厚度。 如钻尖φ加大，切削厚度就增大，单位长度切削刃的负载量也随之增大，因而钻头寿命就会降低，深孔钻的钻尖通常取132°-138°,远超过麻花钻118°。 三、抛物线槽型深孔钻的切削情况 1、深孔钻的排屑情况： 切削中产生的切削热有80-90%在切削刃上，所以如何使切屑尽快地脱离刀具是个重要问题。为此，首先要解决钻头槽形的设计问题。具有抛物线槽形的深孔钻，钻削时产生的切屑没有卷曲的背曲线，其切屑的流动方向为直线形，切屑稍稍扭曲成缎带状，并沿着特别大角度的螺旋槽迅速地排到孔外，此外，该深孔钻钻芯无锥度，所以排屑很通畅。 2、深孔钻的润滑和冷却： 深孔钻的冷却和普通麻花钻的冷却方式一样。该深孔钻与孔壁之间空隙比较大，且缎带形切屑是沿着槽面上升的，在这个槽面的相对背面处有很大的空隙，润滑冷却液可以由此进入到相当的深度，因此该深孔钻钻尖的润滑和冷却非常好，可保证高效率深孔加工。 3、刀具有防振： 钻孔过程中产生自激振动，会影响到钻孔质量，如孔的直径扩涨量，孔的椭园度和表面粗糙度，孔的直径性，影响钻头的耐用度等。该深孔钻芯为普通麻花钻芯厚的2-3倍，横截面积比多10-20%，从而提高钻头的刚性。所以，深孔钻可以加工出比普通麻花钻度更多，直线性更好，孔变形更小和光洁度更高的孔。 4、提高钻芯速度： 深孔钻采用十字修磨法，不仅定心好，减少轴向力，而且使钻芯部分有所提高。十字刃磨等于一个钻头出现四条切削刃，使横刃得到30-80的前角，作为第二切削刃进行切削，改变了普通麻花钻芯处副前角现象，提高刀尖强度，使切削流通，积屑瘤减少，加工效率及加工精度得到了飞跃的提高。 5、深孔钻所加工的孔的质量： （1）孔的直线性相当好，打完后，钻头可以很顺利通过。 （2）孔的扩涨量：一般在扩大0.1mm左右。 （3）倾斜度为：1.5/1000以下。 （4）表面粗糙度根据被加工材料而言比普通麻花钻高一级。 四、抛物线槽型深孔钻加工中的注意事项 1、刃磨是关键，后角和十字修磨钻尖的形态对称一致。 2、切削液的浸透性不仅要好，而且要充分。 3、正确选择切削速度和进给量。 4、在切屑很难排出时，采用分级进给。 5、检查机床精度，尽量减少钻头装卡时偏斜。 6、在卧打孔深与孔径之比为60深孔时，先用孔深与孔径之比为20的深孔钻打预孔，再用比为40-50的钻头打成第二段孔， 使用比为60的钻头，这样可提高孔的质量，又可提高加工速度。 7、使用机庆应有足够的刚性。 8、深孔钻的全长（L）和沟长（L）应和工件的深度相适应。 五、抛物线槽型深孔钻的应用 1、加工铸铁： A、铸铁：HT表示 其中碳全部或大部分呈（自由碳）的形成存在，断面呈灰色。灰生铁有良好的铸造性能，易切削加工，并且有良好的减振性和抗磨性。 灰口生铁经过溶铸后称为铸铁（灰口生铁） （1）其特点： a、硬度低：HB143-269（但表皮硬度很高），毛坯边缘有时可能出现白口铸铁）。 b、强度低：抗弯强度28-60公斤/毫米2，抗拉强度12-38公斤/毫米2。 c、脆性大，塑变形小，切屑是崩碎的。 d、不利的一面因铸造缺陷有气孔、砂眼、冷隔白口等。 B、球墨铸铁：QT表示 在液体铸铁浇注前加入一种能在铸铁凝固时成为石墨结晶核心的物质，用以细化石墨而形成均匀分布的细小的石墨片，用这样的方法所获得的铸铁称孕有铸铁。此时，如果在加入球化剂和墨化剂，将其石墨变成球状，从而减少了应力集用的作用，提高了铸铁的强度，用这种方法获得的铸铁称为球墨铸铁。 其强度抗拉度（45-60公斤/毫米2） 硬度HB170-269和塑性均比铸铁高。 C、钻铸性和球墨铸铁的特点： a、钻铸铁： 钻铸铁孔切削用量表HB20―40 长径比L/d 切削用量 直 径（毫米） 5 8 10 12 16 20 25 30 10-15 进给量(f) 0.2 0.24 0.24 0.3 0.32 0.4 0.5 0.5 转 速(n) 700 600 530 420 335 270 240 200 16-20 进给量(f) 0.18 0.2 0.24 0.24 0.32 0.32 0.4 0.4 转 速(n) 600 530 420 335 270 240 200 175 开口：采用十字修磨。无冷却液，切削起来相当轻松，排屑好，钻头难磨损。 上海创新纺织机械厂在Z535上使用倒排屑钻，直径9mm，进给量0.5毫米/转，转速600转/分，材料HB15―30铸铁，通孔长300毫米，一次通过。 b、钻球墨铸铁： 钻球墨铸铁切削用量表QT45―0 长径比L/d 切削用量 直 径（毫米） 5 8 10 12 16 20 25 30 10-15 进给量(f) 0.18 0.2 0.24 0.27 0.32 0.4 0.4 0.5 转 速(n) 700 600 530 420 300 270 240 175 16-20 进给量(f) 0.15 0.17 0.2 0.24 0.7 0.32 0.4 0.4 转 速(n) 600 530 420 300 270 200 175 150 开口：采用十字修磨。冷却：乳化液。 切削时有尖叫声，排屑还好，但钻头磨损比较快。 南昌柴油机厂在专机上加工曲轴，孔径6mm，孔深143mm，进给量0.17毫米/转，转速800转/分，钻孔一次通，连续加工五件后钻头后角才磨损0.1mm。 2、加工奥氏体不锈钢（1Cr18Ni9Ti）： 针对不锈钢塑性大，柔和性强，切屑易与刀具发生粘粘等问题，对深孔麻花钻进行了表面O-N化处理。这样不仅提高了表面层硬度（HRC0-10），而且提高了刀具表面的耐磨性。奥氏体不锈钢材料加工后出现硬化层，一般在0.1-0.2毫米左右，只要进给量大于0.2毫米/转以上，此问题即可解决。韧性，高切屑不易折断，这对深孔加工更加有利，因为深孔钻的特点是切屑很快地排出。切屑不易折断，则缠绕在钻头上，钻头一转动，带动切屑迅速排出，使得槽中不存在切屑。导热性差，切屑时温度升高快，但因深孔钻排屑槽宽大，冷却液能输送到钻尖。所以一直进刀可在奥氏体不锈钢上钻出钻深与孔径比为20的深孔。 南京化学工业公司化工机械厂加工奥氏体不锈钢实例见下表 钻奥氏体不锈钢切削用量表 深径比L/d 切削用量 直 径d(毫米) 10 15 20 10-15 进给量(f)毫米/转 0.3 0.4 0.5 转速(n)转/分 240 200 160 16-20 进给量(f)毫米/转 0.24 0.32 0.4 转速(n)转/分 240 160 150 八五年九月底，南化机刘琪着同志专程由南京来我公司求援深孔钻。因该厂为全国重点工程――杨子乙烯制造一台30万吨乙烯热交换器管板，由四块厚度为203mm，每块孔数――6083个φ16.2深孔加工的实践经验，其无论在生产效益，钻头耐用度和减轻工人劳动强度都有显著优点（详见南化机金工四车间深孔与普通麻花钻的对比）改变了原来的钻铰二道工序，现只要一次钻成，从而提前十五天完成全部钻孔的任务，保证了国家重点工程的产品交货日期，深化钻并为该厂刨造直接经济效益48.6万元。 深孔钻与普通麻花钻比较 序号 项目 普通麻花钻 深孔麻花钻 1 使用机床型号 Z3080 Z3080 2 工件材质 1Cr18 Ni9Ti 1Cr18 Ni9Ti 3 管板厚度 203mm 203mm 4 钻孔总数 6083 6083 5 钻孔直径 15.6mm 16.2mm 6 转速 160转/分 160转/分 7 进给量 0.32mm/转 0.32mm/转 8 钻头刃磨方法 手工 手工 9 钻头损耗 84支 16支 10 一次刃磨钻深 1-2 5-6米 11 平均钻深 15.5米/支 76米/支 12 每孔退刀次数 3~4次 一次通 13 塞规一次通过率 80% 98.5% 14 实用工作日 钻30天铰10天 25天 15 冷却液 5%“308” 5%“908” 南京化学工业公司化工机械厂金四车间 一九八五年十一月三十日 3、对钢件的加工： a、对普通碳素结构的加工： 对于这种料材的加工人们已习已为常，但这儿讲的是东方电机厂在Z3080使用深孔钻加工孔深为475mm，孔径为φ14，长径比高达33倍的实例： 开口采用十字修磨，冷却液乳化液，机头转速400转/分，进给量0.3转/mm，使用深孔钻可用一次进刀将475mm的钢件打通，在场的该厂总工艺师 个拍手鼓掌。 b、对优质碳素结构钢的加工： 上海锅炉上在大摇臂钻上，开口采用该厂李福祥同志独特开口，冷却液乳化液而且相当充分，机头转速250转/分，进给量0.5转/mm，钢材厚度300mm，使用深孔钻用一次进刀连续打了七个φ16的通孔，打完进行测量，光洁度△3，孔径扩大0.1-0.2mm，直线度1/1000，每个孔间的误差 为0.3mm，基本上符合工艺要求。 c、对45号钢锻件的加工： 45号钢锻件因退火不充分，使组织结构不均匀，切削出来的铁屑成碎片状，特别是碰到硬点，很容易使钻头折断，特别是深孔加工。上海新中动力机厂就碰到了此问题，使用深孔钻后基本上克服了以上的不良现象。该厂在镗床上加工船用柴油机另件，材料为45号钢锻件，孔径φ16mm孔深660mm原定额2小时，现使用深孔钻后25分钟，去年底该厂同志只要20分钟。 d、长春一汽发动机分厂在加工CA―141的汽车发动机连杆、缸体、缸盖加工自动践上，使用深孔钻后，其耐用度比过去提高2-3倍，所加工孔的直线度和表面粗糙度有所提高。 4、钻铝合金： 用普通麻花钻加工铝合金时常遇到料粘，排屑很棘手。但使用深孔钻加工时不存在以上困难。 钻铝合金钻孔切削用量表 长径比L/d 切削用量 直 径d（毫米） 5 8 10 12 16 20 10-15 进给量f(毫米/转) 0.2 0.24 0.24 0.3 0.32 0.4 转 速n（转/分） 800 600 470 400 350 300 16-20 进给量f(毫米/转) 0.2 0.24 0.3 0.32 0.4 0.4 转 速n（转/分） 720 470 400 350 300 250 上海汽轮机厂在汽轮机壳体上加工孔径φ9深孔200mm的深孔，使用以上参数可用一次进刀达到很理想的效果。 5、对于其它材料的加工 上海汽轮机厂为原子电站加工螺栓径。钢号为美国 钢WR26，在车床上卧打，麻花钻无法加工，深孔钻却能用。打通300mm的孔，原加工时间为50分钟，而用深孔钻仅8分钟。 商业部郑州粮油机械厂使用深孔钻为加工小深孔，孔径（φ2.4~4.8mm）孔深100mm经该厂反映质量，效果都很好，深受工人欢迎，最近一闪订货近万件。 北京 铜管厂使用深孔钻在加工φ14长600mm铜的深孔，在车床上卧打仅15分钟即可打完，光洁度在△5以上,线度,同轴度都在0.2mm以内。克服了用普通麻花钻会“扎刀”现象。 6、介绍十字修磨法及其它加工深孔钻刃磨的参数。 ***深孔钻的适用性*** 深孔钻刃口为抛物线型，刃瓣消除，冷却液可达钻尖，可一次进刀钻削出长径比为20的深孔。 1、H中型型深孔钻适用于加工高强合金、奥氏体不锈钢、钛合金、耐热合金等. 2、H轻型50型深孔钻适用于加工轻合金,包括铝、铝合金、铜、铜合金、锌、锌合金.刃口S型修磨. 3、H强力型深孔钻适用于加工球墨铸铁. 深孔钻尺寸规格可按用户要求制造.总长度2000mm. 订货注明:名称、直径、总长、槽长、柄部要求及被加工材料的名称.