PAGE2西安工業大學北方信息工程學院畢業設計(論文)開題報告題目：深孔實體鉆削附件的設計系別機電信息系專業機械設計制造及其自動化班級B070203姓名學號導師2010年11月30日1.畢業設計（論文）綜述（題目背景、研究意義及國內外相關研究情況）1.1題目背景及研究意義所謂深孔加工，一般規定孔深L與孔徑d之比大于5，即L/d>5的孔稱為深孔。而一般的深孔多數情況下深徑比L/d≥100。如油缸孔、軸的軸向油孔，空心主軸孔和液壓閥孔等等。深孔加工難度高，加工工作量大，已成為機械加工中的關鍵性工序。隨著科學技術的進步，產品的跟新換代十分頻繁，新型高強度、高硬度的難加工零件不斷出現，無論是對深孔加工的質量、加工效率，還是刀具的耐用度都提出了更高的要求。深孔加工技術已在國防工業、石油采掘、航空航天、機床、汽車等行業獲得相當廣泛的應用，且由于其高效、高精度等優越性，深孔加工技術也在某些零件的淺孔加工中得到應用。深孔加工是機械制造技術中的難點之一。由于深孔加工的特殊性從而形成了其經典難題，排屑難、冷卻難、潤滑難、工具系統剛度低。這些問題長期困擾著深孔加工行業，他們限制了深孔加工的工藝范圍，也限制了深孔加工理論及技術向其他領域拓展的能力，使深孔加工成為制造技術門類中成本最昂貴的技術之一。1.2深孔加工發展概況1.2.1國外深孔加工的發展18世紀后期，由于制造的槍管和炮管要求有較精密的孔，開始人們用扁鉆進行加工，直到1860年美國發明了麻花鉆，這在鉆孔領域中邁出了重要的一步。盡管麻花鉆是扁鉆的一種改進，但還不能作為一種極好的精加工工具，在實踐中，人們發現麻花鉆的這些缺點可以通過采用自導式單刃鉆孔工具來克服，在這種情況下產生了槍鉆，槍鉆的名稱是因加工槍孔而得名的。在我國槍鉆稱為外排屑鉆孔工具。由于槍鉆的鉆桿為非對稱形，因而槍鉆只適用于加工小孔零件。所以，在第二次世界大戰前和戰爭期間由于戰爭的需要，槍鉆方式加工設備已不能滿足軍工生產的需要，因而在1943年在德國由畢斯涅耳研究出畢斯涅耳加工系統(即我國常稱的內排屑鉆孔法)。此后，畢斯涅耳又經不斷發展和改進，到1951一1955年見基本定型，推廣應用于生產。二戰后，以德國海勒公司和瑞典卡爾斯德特為主導，成立了國際深孔加工協會(BoringandTrepanningAssociation)。推出了一種具有單邊刃、自導向和高壓切削液的內排屑深孔鉆頭，這就是迄今仍用于鉆直徑020mm以上深孔的BTA鉆。與槍鉆相比，BTA鉆采用圓形空心鉆桿和高壓密封裝置，將大量高壓切削液輸入鉆桿和工件孔壁之間的間隙中，沖向切削區，除了起到冷卻潤滑和支撐鉆桿的作用外，還帶著切屑從鉆桿內孔排出。它具有剛性好、精度高、效率高以及刀具系統性能好等優點。雖然工本費用較大，但其生產效率比一般加工方法高4～10倍，又可取消一般精加工工序。所以總的看來，還是一種經濟的加工方法。由于BTA鉆系統存在密封裝置制造復雜，為克服BTA系統存在的不足之處。1963年瑞典Sandvik公司發明了噴吸鉆系統。噴吸式深孔鉆是在內排屑深孔鉆基礎上發展起來的新型實心深孔加工方法。它是利用流體的噴吸效應原理，當高壓流體經過一個狹小的通道(噴嘴)高速噴射時，在這股噴射流的周圍形成一個低壓區，可以將噴嘴附近的流體吸走。它比較巧妙的解決了BTA系統的復雜壓力頭及密封問題。它不需要專用的深孔鉆床，只要求普通機床具有足夠的功率，必要的切削速度與機床結構的穩定性就能使用。但是噴吸鉆本身也存在的缺點，由于采用內外鉆桿，排屑空間受到限制，所以鉆削直徑一般大于018mm，同時冷卻潤滑液供給方式不能控制刀桿振動，刀桿易擦傷，因而剛性與加工精度略低于BTA系統。為了補償噴吸鉆的不足，日本冶金股份有限責任公司發展了DF(Double．feederSystem)系統。DF系統綜合了BTA系統和噴吸鉆系統的優點，對雙管噴吸鉆去偽存精，淘汰了雙管的襯管，恢復了BTA的已有簡單結構，并借用了雙管噴吸鉆的負壓抽屑機理，在鉆桿末端設置產生負壓作用的噴嘴，將推吸排屑加以結合，大大提高了排屑能力。DF系統在簡化雙管噴吸鉆結構方面是一個明顯的進步，但在其抽屑器設計上還不很成熟。1.2.2國內深孔加工的發展由于我國機械制造業的迅速發展，深孔技術在我國得到了廣泛的應用，江西量刃具廠、成都工具研究所、中北大學、西安理工大學、西安石油大學、北京科技大學、大連理工學院等單位在深孔加工技術研究方面處于領先水平。20世紀50年代群鉆的研制成功，使鉆孔效率大為提高。1958年BTA鉆頭在我國開始使用，70年代初，我國開始研制和推廣噴吸鉆，到1978年df法已在我國開始設計完成并與1979年正式用于生產，現代廣泛應用于中、小直徑內排屑深孔鉆削。國內幾家中型機械制造廠相繼研制和采用了鉆孔套料鉆，已成功的加工出13m長的發電機轉子內孔。西安石油大學于1989年成功的將噴吸效應原理應用到外排屑槍鉆系統，使槍鉆的加工性能大大提高；1994年又研制成功多尖齒內排屑深孔鉆，使深孔鉆削的穩定性和耐用度大大提高；中北大學研制成功的單管內排屑噴吸鉆加工技術(SingleTubeInnerChipremovelEjectorDrilling)簡稱“SIED技術"，它是一個以單邊刃切削，單管內排屑噴吸加工和刀具自導向為共有特性的SIED刀具系列和一個多功能、全方位的SIED深孔加工裝備體系，特點是克服了內排屑深孔鉆不能鉆小直徑深孔的障礙，使機床可兼容槍鉆、BTA鉆的鉆孔范圍，在同一機床上，可完成實體鉆孔、擴孔、套料、絞孔、鏜孔以及珩磨等各種加工，結構簡單，易于實現柔性化、專業化、國產化生產；這些科研成果的出現，把我國的深孔加工水平推向一個更高的層次。2.本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案、研究方法或措施主要研究內容本設計根據深孔加工中排屑的需要，設計一套打孔附件，包括受油器，排屑器和負壓抽屑裝置。需要對其進行方案選擇，作相應的結構設計和計算，并利用三維CAD進行零件模型設計及裝配體結構設計。研究方案（一）授油器作用及原理：將高壓切削液由鉆桿和鉆孔之間的間隙高速進入鉆頭切削刃，然后帶動切屑進入鉆頭的排屑孔由鉆桿內孔排出，可以完成冷卻、潤滑和排屑三重使命；對工件定心和實行軸向夾緊；對鉆頭進行導向。后兩項功能可由鉆套來完成。鉆套的外部與車床的尾頂尖相似，加工出60度錐面，而內腔為鉆頭導向孔。（二）排屑器和負壓抽屑裝置作用及原理：切削液分為兩部分進入鉆削系統，大部分由授油器壓入鉆削處，少部分由負壓抽屑裝置經由類似月牙形的小孔，沿排屑管軸線成20到30度、并且與軸向反進給反向射入排屑管，這樣形成負壓效應，利用負壓吸屑效應可以順利的排出切屑。在此，排屑器和負壓抽屑裝置總為一個裝置，使整體結構緊湊簡單，排屑更加順利。研究方法及措施通過調研及查閱國內外資料，深入了解深孔加工的發展，并且知道每種加工方法的優缺點，去其糟粕，取其精華，融入創新，思維開放。先進行整體結構設計，由主到次，逐步接近最終方案，并計算相應尺寸，最后用三維軟件進行零件模型設計及裝配體結構設計。3.本課題研究的重點及難點，前期已開展工作本課題研究的重點如何設計一套附件，使這套附件能方便的改裝到普通機床上，以更加經濟的方式來實現深孔加工。核心設計是授油器內部結構，使得切削液能更加流暢的進入切削區，減少壓力損耗,提高排屑效率；負壓抽屑裝置反向射流口的角度設計，射口角度是有效排出切屑的重要因素；其次是整個裝置的密封設計。已經大量閱讀圖書館及網上相關資料，對深孔加工有了初步認識，通過以后的不斷學習及老師的指導，最終達到設計要求。4.完成本課題的工作方案及進度計劃本設計在金花校區進行，進度如下：查閱資料，翻譯英文資料；（兩周）確定設計方案；（兩周）SOLIDEWORKS軟件學習；（兩周）做三維裝配圖；（四周）二維零件圖和裝配圖；（兩周）論文撰寫。（兩周）參考文獻：《深孔加工技術》西北工業大學出版社王世清.《現代深孔加工技術》哈爾濱工業大學出版社王峻.《JB3477-3493鉆床輔具》1985.《DF深孔鉆削技術及其負壓抽屑系統》汪志明1989(04).《一種新型的深孔負壓裝置研究》關世璽.程峰期刊論文-機械設計與制造2009（2）.《深孔鉆削雙錐面負壓系統研究》李文亮.王愛玲期刊論文-現代制造工程.《鉆削技術的新進展》徐年富.周國華期刊論文-南京工業職業技術學院學報2001（1）.《BTA深孔鉆削過程試驗研究（J）》李琦.裴宏偉.于勇波.郭成.機械設計與制造.2004（1）：105-106.《深孔加工的幾種工藝方法（J）》張斌.機械工人（冷加工）.2004（3）：22-24.《20世紀深孔加工技術的興衰及新突破》期刊論文-機械管理開發.2004（4）：1-3.《液壓與氣壓傳動》姜繼海高等教育出版社2002（8）:50-60.《噴射器》索科洛夫等科學出版社1977.《Processadaptedstructureoptimizationofdeepholedrillingtools

》

CIRPAnnals-ManufacturingTechnology,Volume58,Issue1,2009,Pages89-92.

D.Biermann,M.Kersting,N.Kessler.《TheinvestigationonthemachiningprocessofBTAdeepholedrilling》JournalofMaterialsProcessingTechnology,Volume107,Issues1-3,22November2000,Pages222-227.

C.H.Gao,K.Cheng,D.Kirkwood.《Advancesintheprecisionmachiningofsmalldeepholes》JournalofMaterialsProcessingTechnology,Volume68,Issue