北京軍工零件加工（gōng）鈦合金深孔槍鑽（zuàn）加工（gōng）研究

機械零件越來越複雜，零（líng）件對深孔加工的需求日益增多，這在模具製造業中尤為（wéi）突出(如模具頂（dǐng）出孔和冷卻水道孔的加工)。有關資料顯示，孔加工約占整個機械加（jiā）工的30%，而深孔加工又占到孔加工的40%以上，其中有（yǒu）22%是實心料的加工。在（zài）刀具生產行業，世（shì）界（jiè）各國每（měi）年生產的用於（yú）孔加工的鑽頭占整個刀具行業的60%。在29個製造行（háng）業（yè）中，至少有50%對深孔加工及其設備有直接需求，1/3以上（shàng）有迫切需求。但是，我（wǒ）國深孔（kǒng）加工技術的發展和普及比歐洲等發達******至少落後近30年，90%的深孔加（jiā）工裝備（bèi）都依賴進口，擁有自主知識產（chǎn）權和核心技術的高端產品不足10%。發展和推廣深孔加工技（jì）術直（zhí）接關係到我國機（jī）械產品的生產效（xiào）率和質量。

1  深（shēn）孔加工（gōng）常用方法（fǎ）

在機械製造業，孔加（jiā）工一般按孔（kǒng）的長（zhǎng）徑（jìng）比分（fèn）為淺孔加工和（hé）深孔加工。由於傳統的孔加工普遍采用標準麻花鑽，因此（cǐ）根據麻花鑽的直徑d0、螺旋角β和螺旋槽導程P之間的關係，將長徑比＞5的孔（kǒng）稱為（wéi）深孔。在近現（xiàn）代，隨著科技（jì）發展以及孔加（jiā）工方式的增加，淺孔與深孔之間（jiān）已經沒有明確的界限。人（rén）為地將孔加工按孔的長徑比（bǐ）進行劃分，主要是為了便於選擇刀具和選用（yòng）工藝。對於淺孔加工，可（kě）以用麻花鑽鑽削、激光加工、電火花加工、線切割加（jiā）工等多種方式來實現（xiàn）。由（yóu）於淺孔的長徑比小，加工比較容（róng）易（yì），因此（cǐ）可選擇的加工方法（fǎ）也較多。但對於深孔或超長深孔(一般定義為長徑比＞10的孔)的加工，可選擇的加工方法（fǎ）明顯減（jiǎn）少。深孔加工（gōng）刀具（jù）可按排屑方式分為內排屑和外排屑兩大類，外排（pái）屑刀（dāo）具包（bāo）括槍鑽、深孔扁鑽、深孔麻花鑽等；內排屑刀（dāo）具因所用（yòng）加工係統（tǒng）不同，分為BTA深孔（kǒng）鑽（zuàn）係統、噴吸鑽係統和DF深孔鑽係統。

深孔麻花鑽是目前***常用的深（shēn）孔（kǒng）加工刀（dāo）具，由（yóu）於（yú）其應用的廣泛性，大量國內學者對其（qí）進行了研究，大致包含以下四個研究方向（xiàng）：①麻花鑽鑽尖結構的研究。例如：A.S.Salama和A.H.Elsawy研究了雙平麵鑽尖的動態幾何結構，分析了進給速（sù）度對雙平麵鑽尖切削刃關鍵角度參數的影響。李信能研究（jiū）了平麵鑽尖的加工方法，建立了刃磨單平麵和雙平（píng）麵鑽尖的數學模型。②麻花鑽螺旋槽結構的研究（jiū）。例如：Kaldor S.等研究了（le）加工螺旋槽時的刀具截麵輪廓和砂輪截（jié）麵（miàn）輪廓設（shè）計問題，給出了正問題和反問（wèn）題的（de）明確定義，即正（zhèng）問題是給定砂輪軸截麵形狀，求解（jiě）螺旋槽橫截麵形狀；反問題則是（shì）給定螺旋槽截麵形（xíng）狀，求解砂輪軸截麵形（xíng）狀。劉彬從切屑的卷曲（qǔ）、流出兩個方麵對（duì）麻花鑽（zuàn）螺旋槽的優化設計方法進行了探（tàn）討性研究，提出一種排屑順暢的麻花鑽刃型設計方案。③麻花鑽橫刃（rèn）修磨的研究。橫刃修磨能顯（xiǎn）著減小（xiǎo）軸向（xiàng）鑽削力，提高進給量，其主要（yào）修磨型式有R型修（xiū）磨、X型修磨、N型修磨、S型修磨、杯型修磨和無橫刃型修磨等幾種方式。④深孔麻（má）花鑽的（de）結（jié）構研（yán）究。原江西（xī）量具刃具廠曾開發（fā）了一種（zhǒng）深孔加工拋物線（xiàn）麻（má）花鑽，該鑽頭的螺（luó）旋槽型由拋物線和圓弧（hú）旋轉而（ér）成，無刃背，容屑槽寬，采用大螺旋角和無錐度（dù）的厚鑽芯。雖然深孔麻花鑽的發展（zhǎn）已經達（dá）到成熟階段，但由於（yú）加工深度受到製約，深孔麻花鑽還無法完成小直徑（jìng）超長深孔的加工。

另一種常用的深孔加工方式是內排屑加工係統，但由（yóu）於切屑（xiè）要通過刀具內部空腔排出，因此刀具（jù）直（zhí）徑（jìng）偏大，一般（bān）用於（yú）加工Φ18mm以上的孔。因此，對於長（zhǎng）徑比＞10，直徑小於20mm的小（xiǎo）直徑深孔，槍鑽幾乎是*********有效的加工刀（dāo）具，而且長徑比越大，槍（qiāng）鑽的優（yōu）勢越明顯。如圖1所示，槍（qiāng）鑽可分為單溝槍鑽和（hé）雙溝槍鑽兩種類型。槍鑽由（yóu）頭部、鑽杆、鑽柄三部（bù）分組成，一般采用整體硬質合（hé）金結構，或鑽頭采（cǎi）用硬質合金，鑽杆用鋼管（guǎn）軋製而成，然後將鑽頭和鑽杆無縫焊接到一起。槍鑽的鑽尖形狀複雜，幾何參數也較多，槍鑽（zuàn）內部有冷卻液（yè）輸入孔，外部有一條（tiáo）貫穿前（qián）後的V形槽。隨著機械製造業的發展，對小（xiǎo）直徑深孔的加工需求急劇增加，而（ér）槍鑽在小直徑深孔加工（gōng）中有著其它刀具無（wú）法替代的優勢（shì），所以槍鑽在機（jī）械製造業日益受到重視。

2  鈦（tài）合金切削加（jiā）工性能研究

鈦合金是以鈦為基礎，加入其它合金（jīn）元素構成的一種金屬間化合物結構材料。該材料（liào）的特點是：比強度高，熱強性高，抗蝕性好，化學活性（xìng）大，導熱（rè）性能差，彈性模量小；切削加工時彈性變形大，切削溫度高，單位（wèi）麵積切削力大，高溫時表麵（miàn）易硬化（huà），粘刀現象嚴重。

早在上世紀中葉（yè），歐美發達******就圍繞鈦（tài）合金加工開展了大量研究，包括刀具磨（mó）損、切削機理（lǐ）、切削力、切屑形態等。Lockheed公司***早嚐試在6-220m/min速度範圍內進行鈦合金銑削試驗。Michigan大學對三種（zhǒng）鈦合金進行了銑削試驗（yàn），以提高鈦合金的材料去除率，並通（tōng）過試驗研（yán）究了高速銑削的加（jiā）工振動問題。Jawaid等通過（guò）試驗研究了（le）鈦合金Ti-6246的刀（dāo）具磨損。結果表明，細晶粒刀具或經過研磨的刀具耐（nài）磨性能較好（hǎo）。Nouari和Iordanoff用離散元法分析了切削鈦合金的刀具磨損。研究表明，運用離散元法可有效（xiào）幫助控製刀屑接觸。Komanduri***早對鈦合金（jīn）的切削機理進行研究，通過研究（jiū）正交（jiāo）切削鈦合（hé）金（jīn）時的切屑變形，提出了著名的鋸齒（chǐ）狀切屑突變剪切（qiē）失穩（wěn）理論。Huriung對鈦合金加工中的刀具磨損機理進行了深入研究，指出（chū）WC-Co 基硬質合金（jīn）刀具和PCD刀具中的碳會與鈦合（hé）金切（qiē）屑在（zài）界麵處發生反應，生成（chéng）TiC 界麵層（céng），當擴散速（sù）率受（shòu）到TiC界麵反應層的阻隔後（hòu），將減緩刀具的磨損。他還指出，穩定的 TiC 界麵層將有助於減緩這兩種（zhǒng）刀具的磨損。

(a)

(b)

圖1  槍鑽結構

我國對（duì）鈦合金切削性能的研（yán）究要晚（wǎn）於西方發達（dá）******，但經（jīng）過國內高校和科研院（yuàn）所的努力，已經取得了很多研究（jiū）成果（guǒ）。南京航空航天大學王瑉首先對銑削加工鈦合金的刀具磨（mó）損（sǔn）機理進行了深入（rù）研究，指出低速銑削時以粘結撕裂磨損為（wéi）主，高速（sù）銑削時主要為（wéi）擴散磨損。何寧（níng）等基於（yú）綠（lǜ）色切削理念，用硬質（zhì）合金刀具進行了（le）高速銑削（xuē）鈦（tài）合金的單因素試驗，得出了徑向切深、軸向切深、每齒進（jìn）給量和（hé）銑削速度對（duì）銑削力的影響規律，並比較分析了幹銑削（xuē）、氮氣油霧和空氣油霧介質下銑削力的變化特點。西北工業大學的史（shǐ）興（xìng）寬和上海交通大學的陳明等（děng）研究了在高速銑削和普通銑削條件下，鈦合金TC4材料的加工表麵完整性，指出高速銑削對提高加工（gōng）效率、改善加工表麵完整（zhěng）性******有益。山東大學石磊從化學、物理和力學性能三個（gè）方麵對刀具材料（liào）與鈦合金的性能匹配（pèi）進行了研究，並通過Ti-6Al-4V鈦合金的銑削試驗加以（yǐ）驗證，建立了鈦合金切削刀具選擇係統（tǒng）模型。

雖然我國（guó）對鈦合金切削性能的研究有了很（hěn）大（dà）進展，但大部分集（jí）中在（zài）對鈦合金銑削性能的研究，而對鈦合金深孔槍鑽加工性能研究甚少（shǎo）。鈦合金深孔槍鑽加工的刀具磨（mó）損機理、加工質量狀況、加工效率等都有待進一（yī）步深入研究。

3  槍鑽研究現狀

槍鑽加工技術***早出現（xiàn）在軍（jun1）工行（háng）業，直到（dào）20世紀中葉，出於（yú）******建設和經濟（jì）發展的需求，日、歐、美率先將一批軍用技術轉移到民用企業（yè），用於（yú）民品（pǐn）生產，槍鑽也（yě）從（cóng）此被人們廣泛知曉和應（yīng）用。此後，國內外很多高校和科研（yán）院所都圍繞槍鑽加工展開了（le）一係列研究（jiū），包括槍鑽結構研究、槍鑽加工工藝研究、槍（qiāng）鑽振動鑽削研究以及槍鑽加工穩（wěn）定（dìng）性研究，並取得了豐碩的研究成果。

(1)槍鑽結構的研究

槍鑽刀具角（jiǎo）度複雜，主要包括內刃鋒角(也稱為內刃餘偏角或內（nèi）角)、外刃鋒角(也稱為外刃餘偏角或外角)、外刃******後（hòu）角（jiǎo）、外刃第二後角（jiǎo）、內刃後（hòu）角、刀尖角、導流麵後角等。每一（yī）個角度的變化都會對切削（xuē）力產生影響，進而影響刀具的壽命和加工（gōng）質量。所以，從（cóng）槍鑽（zuàn）的結構出發，研（yán）究槍鑽的刀（dāo）具壽命和加工質量（liàng）具（jù）有重要意（yì）義。

Osman和Chahil通過開（kāi）放的液壓回路係（xì）統（tǒng）研究了槍鑽鑽（zuàn）尖與V型槽接（jiē）觸麵處的截麵形（xíng）式對加工質（zhì）量的影響，提出了單孔、雙孔、腰型孔三種截麵形式。並指出，與（yǔ）其他兩種截麵（miàn）形式相（xiàng）比，雙孔截麵形式的液壓損失***小。隨後，Astakhov等開（kāi）發了一種可以測出孔底部切削液壓力的封閉液壓（yā）回路裝置，並通過試驗，闡釋了（le）孔底幾何形（xíng）狀對鑽尖附近的冷卻（què）液壓力（lì）有極大影響，而孔底幾何形狀（zhuàng）取決於鑽頭（tóu）的幾何形狀。K.S.Woon等（děng）研究了薄壁深孔（kǒng）加工中槍鑽刀刃（rèn）圓角半徑對（duì）孔的直線度的影響，提出了集切削力、鑽孔偏差、薄壁變形以及過程運動學於一體的（de）機械模型，建立了研究（jiū）薄壁深孔槍鑽加工的理論（lùn）基礎。Dirk Biermann等以槍鑽刃形為研究對象（xiàng），通（tōng）過（guò）對（duì）比試驗，揭示（shì）了單刃深孔鑽切削刃的形（xíng）狀（zhuàng）對深孔鑽削過（guò）程的（de）影響，包括對刀具磨（mó）損、刀（dāo）具負載以及孔的質量的影（yǐng）響。大連（lián）工業大學（xué）的李元坤通過槍鑽的磨損試驗和扭矩試驗，研究得出了***優的（de）導流麵名義後角參數，並引入了（le）衝（chōng）擊壓力損失的概念，建立了底麵淨（jìng）隙區內的冷卻液流（liú）動模型。首次提出了壓力不平衡度的概念，並將其（qí）作為（wéi）槍鑽設計中必須考慮的影響因素（sù）之一。大（dà）連工業大學的張偉等以鈦合金為加工對象，改進（jìn）了深孔（kǒng）鑽削工藝，調整了刀具的幾何參數。為了提高（gāo）槍鑽的強（qiáng）度，將槍鑽的後角由15°減小到12°，並（bìng）在刀具其它參數（shù）不變的情況下，通過實驗對比了改進前後的刀（dāo）具壽命，實驗結果顯示，改（gǎi）進後的刀具壽命顯著增加。湖南大學的張秋麗分析了槍鑽的受力狀態，並結合槍鑽的結構特點，基於切削（xuē）原理和微刀具理論，建立了平麵型後刀麵槍鑽的鑽削力數學模型，為預測槍鑽的鑽削力提供了理論參考，同（tóng）時也為槍鑽的優化設計提供了新的設計方法。

從（cóng）國（guó）內外目前的研究情況來看，對（duì）槍（qiāng）鑽結構的研究並不完善，且大部分研究都是對試驗結果的分（fèn）析，缺乏相應的理（lǐ）論支撐。在對刀具結構進行（háng）調整時，很大一部分是在特定的加工環境下（xià），依據加工經驗進行判斷，導致研究結果不夠******。

(2)槍鑽加工工藝的研究

目前對（duì）槍鑽加工工藝的研究主要集中在切削（xuē）速度（dù）、進給速度（dù）等切削用量以及油壓對加工質（zhì）量的影響上，其（qí）中對油壓的研究相對較少，對（duì）切削參（cān）數的研究占絕（jué）大多數。

Astakhov等（děng）研究了在刀具運動、工件（jiàn）靜止的情況下，槍鑽入鑽喇（lǎ）叭口（kǒu）的形成原理。並從槍鑽（zuàn）鑽入的穩定性入手，分析了從（cóng）鑽（zuàn）尖接觸工件到鑽頭完全鑽入工件的過程，剖析了各方麵因素(如支撐麵位置、導向套、刀具角度等)對鑽入穩（wěn）定性的影響，並對提高槍鑽鑽入的穩定性提出了合理化建議（yì）。Astakhov和Galitsky等還研究了槍鑽工藝參數(切削速度、進給量（liàng）)和幾何參數對刀具壽命的影響，通過對實驗（yàn）數據的分析，得出了（le）***佳的工藝參數和刀具幾何參數，並指出刀具壽命並非隻受（shòu）單個因素的影響，而是所有工藝（yì）參數和幾何參數（shù）綜合（hé）作用的結果。大連工業大學的潘宇豪等以（yǐ）不（bú）鏽鋼的槍鑽（zuàn）加工為（wéi）研究對象，通過實驗得出了***優切削參數，並對比了標準型槍鑽、雙外刃槍鑽、帶斷屑槽的單外刃槍鑽三種槍（qiāng）鑽在***優切削參數（shù）下的加工性（xìng）能。天津大學的杜雲芝通過有限元分析（xī），建立了槍鑽和麻（má）花鑽（zuàn）的三維（wéi）模（mó）型，用有限元法動態模擬了鑽（zuàn）削加（jiā）工過程，驗證了鑽削過程動態有限元模擬的可行性，並對比了不同鑽速下兩種（zhǒng）鑽頭加（jiā）工過程中的應力、應變場、溫度分布、材料流動以及切（qiē）屑成形，進而間接分析了其垂直度的（de）差別。華南理工大學的梁（liáng）浩文（wén）通過實驗，研究了槍鑽加工工藝以及轉速對工件質量的影響，包括（kuò）工件的出入口（kǒu）直徑差、孔徑偏差、圓度、軸線偏差等，指出在（zài）進給速度、冷卻（què）液壓力一定的情況下，隨著槍鑽鑽（zuàn）速的增加，刀具（jù）的振（zhèn）動變大，出入口的直徑差增大，而出（chū）入（rù）口的（de）軸線偏差和圓度隨鑽速的增加（jiā）波動較小。上海工具廠的胡（hú）江林和大連工（gōng）業大學的張偉（wěi）針對切削銀（yín）銅合金時不易斷屑的問題，對加工參數進行了優化，分別采用兩種鑽速、四種進給量進行了試驗（yàn），通過研究切屑的（de）形（xíng）狀和變形係數，得出了合理的切削速度和進給量範圍。張文強等根據槍鑽在加工過程中避硬趨軟（ruǎn）的特點，研究了薄壁深孔（kǒng）的（de）加工工藝，通過對加工過程中切削力的分析，提出了四種改善薄壁深孔（kǒng）加工中孔軸（zhóu）線（xiàn）偏斜問（wèn）題的加工方（fāng）法（fǎ）。孫慶等對槍鑽的冷卻係（xì）統進行了（le）分析，根據計算公式和經驗數據，重新優化（huà）設（shè）計了槍鑽加工冷卻（què）係統，為在普通車床上進行槍鑽深孔加工提（tí）供了更合理的冷卻加工係統。

分析已有的對槍鑽加（jiā）工工藝的研究發現，絕大部分研究成果都建立在（zài）實（shí）驗基礎之上（shàng），對內在機理的研究與分析相對較少，且研究的（de）加工工藝大多是針對特定的工件材料，不能（néng）適用於（yú）所有材料的加工，更缺少具有參考價值的、與材料相匹配的工藝參數。

(3)槍鑽振動切（qiē）削的研究

振動鑽削是振動切削的一個分支（zhī），它與普（pǔ）通鑽削（xuē）的區別在於：振動鑽削在鑽頭(或工件)正常進給的同時，對鑽頭(或工件)施加某種有規律（lǜ）的振動，使鑽頭在（zài）振動中切削，形成脈衝式的切削力波形，使（shǐ）切削用（yòng）量按（àn）某種規律變化，以（yǐ）達到改善（shàn）切削效能（néng）的目的。

振動鑽削理論首先由日本宇都（dōu）宮大學的隈部（bù）淳一郎提出，他率先對超聲振動鑽（zuàn）削的加工機（jī）理（lǐ）進行了研究，他在其著作《精密加工振（zhèn）動切削(基礎與應用)》中提出了鑽頭的靜止（zhǐ）化和剛性化理論。此後，美國學者W.Hansen對低頻振動鑽削進行了研究，提出了（le）低頻（pín）振動鑽（zuàn）削的概念與方法，並研製了安裝在自動車床上，用凸輪控製的機械式軸向振（zhèn）動鑽削裝置，實驗研究發現，低頻振動鑽削可以減（jiǎn）少鑽（zuàn）頭燒傷（shāng），提高鑽頭壽命，加快排屑過程以及（jí）提高孔（kǒng）的（de）位置精度。西安理工大學的薛萬夫等通過理論分（fèn）析和試驗驗證，給出了斷（duàn）屑區域圖和鑽頭（tóu）動態後角計算圖（tú），利用該（gāi）圖可以方便地選（xuǎn）擇振動鑽孔的工藝參數和合理的刀具（jù）角度，並指出，隻要恰當地選擇振動參數及其與切削用（yòng）量的匹配關係，在適用範圍內無論加工（gōng）何種材抖，采用何種刀具角度（dù），都能根據需要（yào）隨意控製切屑的大小和形狀（zhuàng），從而實現切屑的自主控製。西安石油大學的劉戰鋒等在DF振動（dòng）鑽削係統上采用槍（qiāng）鑽對35CrMo材料進行了（le）超細長深孔低頻振動鑽削與普通鑽削的對比（bǐ）實驗，比較了兩種不同（tóng）加工（gōng）方（fāng）式（shì）獲得的工（gōng）件質量（liàng），包括（kuò）工件的擴孔量、粗糙度、直線度（dù）和圓度，驗證了隻要匹配的工藝參數合理，采用低頻振動鑽削得到（dào）的各項工藝參數均優於普通（tōng）鑽（zuàn）削。華（huá）中理工大學的李偉用偏心機械扭轉振動槍鑽對鋁合金進行了鑽削實驗，證明振動槍鑽可以減小（xiǎo）刀具（jù）鑽削力（lì），提高工件表麵質量。青島大學的（de）苟琪和西安理工大學的李（lǐ）雲芳（fāng）通過對振動斷屑的理論分析，根（gēn）據振動波形幹涉得（dé）出（chū）了理論（lùn）斷屑條件和（hé）理論斷屑區域圖，並指出，振動鑽孔斷屑是由間斷切削（xuē）過程造成的。他們還定量分析（xī）了間斷切削過程中的（de）空切角度、空切時間（jiān）對斷屑的影響，並通過試驗驗證了用空切理論分析斷屑的正（zhèng）確性。北京航空航天大學李振（zhèn）東等由理論（lùn）公式推導繪製出理論上的振動斷屑區域圖，並通過實（shí）驗，對振（zhèn）動斷（duàn）屑區域圖進行了驗證。中北大學的房嘉賡以（yǐ）深孔振（zhèn）動鑽削技術（shù）中的軸向振動鑽削為（wéi）研究對象，對（duì）其加工時產生的軸向力和扭矩預測進行了研究。運用計算機數值模擬分析軟件（jiàn）Deform-3D，根據軸向振動鑽削的關鍵技術，建立了槍鑽軸向振動鑽削硬鋁合金（jīn）的有限元模型，實現了對該技術的（de）有限元動態模擬，為振動鑽削技術的研究提（tí）供了有（yǒu）限元仿真方法。

雖然振動鑽削理論在上世紀50年代就已提（tí）出，並且迄今已取（qǔ）得了大量研究成果，但有關振動鑽削在槍（qiāng）鑽深孔鑽削中的研究與應用卻比較少。在振動鑽削加（jiā）工中，對不（bú）同的工件（jiàn）材料和尺寸應采用何種振動方（fāng）式(自（zì）由振動、自激振動或受迫振動)和什麽樣（yàng）的（de）振（zhèn）動頻率(低頻振動或高頻振動（dòng）)，目前尚無明確（què）的定義。

(4)槍鑽（zuàn）加工穩定性的研究

槍鑽加工的穩定性直（zhí）接（jiē）影響工件的加工質量及刀具的使用（yòng）壽命。雖然影響加工穩定性的因素很多，但追根究底（dǐ）是由切削力（lì）的變化造成的。迄今（jīn）為止，對加工穩定性的研究大多集中在對加工過程中產生的顫振進行分析，以及研究輔助加工工具(如導向條、導（dǎo）向套、鑽（zuàn）杆支撐架等)對加工穩定（dìng）性的影響。

Alexander M.Gouskov等研究了（le）槍鑽加工過程中（zhōng）的（de）非線性彎曲振動與扭轉振動，將槍鑽簡化（huà）為受橫（héng）向振動和軸向振動（dòng）的連續梁模型來進行分析，並（bìng）結合連續切削與斷續切削（xuē）理論，提（tí）出了新（xīn）的彎曲扭轉耦（ǒu）合振動鑽削模型，為研究（jiū）槍鑽的振動鑽削提供了（le）理論依據。Tarng和Li基於ART2神經網絡方（fāng）法開發了一種顫振識別係統（tǒng），並通（tōng）過試驗證實（shí）該係統可有效（xiào）檢測出加工顫振，該係統是根據軸（zhóu）向力（lì）隨時間的變化來判別是否產生顫振。西安工業大學白（bái）萬民（mín）以槍鑽為研究對（duì）象，根據（jù）機床的回轉精度和進給（gěi）精度、工件材料、機床的三點一線、鑽（zuàn）杆的（de）剛度等，分析了刀具在加工時的受力狀況，並用（yòng）有限元法推導出中心線偏移量的計算公式。中北大學（xué）鄭誌群等（děng）基於轉子係（xì）統動力學、機床顫振的非線性理論、深孔加工係統的非線性動力學（xué）等，建立並分析了槍（qiāng）鑽加工小直徑深孔的動力（lì）學模型，從而得到（dào）槍鑽加（jiā）工係統的動（dòng）力學方程（chéng），並用MATLAB軟件求解方程，為小直徑（jìng）深孔鑽削的穩定性分析建立了理論基礎。中北大學的段曉奎和魏旭民針對深孔鑽削加工中出現的顫振問題（tí），分析了金屬切削加工中顫振產生的機理，研究了磁流變液材料的原理、磁流變（biàn）效應（yīng）的機理和（hé）磁流變（biàn）液減振器的設計原理，提出利（lì）用磁流變液（yè）來抑製顫振的發生，並給出了基（jī）於BP神經網絡PID控（kòng）製的深孔加工磁流變液減振器控製算（suàn）法。

目前加工穩定性的研究主要集中在車削和銑（xǐ）削（xuē）領域，對鑽削穩定性的研究（jiū）相對較少。在研究鑽削加工穩定性時，幾乎都是采用麻花鑽或BTA深（shēn）孔鑽作為研究對（duì）象，並且忽略了過程阻尼對切削加工穩定性的影響。因此，結合過程阻尼的形成機理及其對（duì）加工穩定性的影響，以槍鑽為對象進行鑽削（xuē）穩（wěn）定性的研究，對提高槍鑽一次加工成形質量具有重要意義。

小結

盡管隨著製造業的發展，在各國研究人員的共同努力下，槍鑽加工技術有了質的飛躍，但要（yào）使槍鑽加工技術在民用製造業得到普及應用，還（hái）有許（xǔ）多工作要做。此外，對槍鑽加工的研（yán）究還存在以下一些（xiē）問題：

(1)與車削和銑削加工相比，目前對鑽削加工的研究總體上還比較少。車削和銑削的研究從切削理論（lùn）到實際應用都已達到成（chéng）熟階（jiē）段，而鑽削的研究還不夠成熟，且鑽削理論和工藝（yì）試驗90％都（dōu）是以麻花鑽為研（yán）究對象。而對深孔加工的（de）研究，絕（jué）大部分都（dōu）是（shì）采用內排屑深孔鑽，對槍鑽的研究隻占其中很少一部分。因此，加強對深孔槍（qiāng）鑽加工的研究，對（duì）其發展與應用具有重要（yào）意義。

(2)對槍鑽加工的研究，無論是研究刀具壽命，還是研（yán）究（jiū）切削用量或刀具參數等，大多是從切削試驗出發（fā），根據實際加（jiā）工狀況（kuàng）、切屑形態、刀具磨損等進行直觀判斷，缺乏一套完整的理論作為支撐。因此，揭（jiē）示槍鑽（zuàn）加工的內在機理和規律（lǜ）顯得尤為（wéi）重要。

(3)對槍鑽加工切削用量的研究較少（shǎo），且（qiě）目前對（duì）切削用量的（de）研究大多是針對特定的（de）加工材料，對（duì）於常用工件（jiàn）材料，尚未給出具（jù）體的、定（dìng）量（liàng）的***優化切削參數，或直接建立可供（gòng）加工人員（yuán）選用的匹配參數表，這就導致深孔槍鑽加工推廣困難，在加工新（xīn）的材（cái）料時，需要花費大量時間來確定***優切削用量。

(4)在斷屑（xiè）台或（huò）斷屑槽是否可應用於槍鑽斷屑的（de）問題，國內外基本上很（hěn）少研究。槍鑽加工中的可靠斷屑一（yī）直是一（yī）個加工難題，它對刀具壽命和孔（kǒng）的表麵質量有直接的影響。對這（zhè）一問題的深入研（yán）究，將大幅提高槍鑽（zuàn）一次加工（gōng）的精度，從而減少後續加工工序。

(5)由於槍鑽自身的結構特點（diǎn），在加工大長（zhǎng）徑比深孔時，鑽杆的振動不可避免。但是，目前對鑽杆穩定性的研究並不多見，如何（hé）***大限度地減小加工過程中的鑽杆振動是槍（qiāng）鑽研究（jiū）的又一重點。

(6)槍鑽的刀頭結構參數是影響其加（jiā）工性能***直接的要素。目前（qián）的研究（jiū）表明，改變刀頭結構（gòu）參（cān）數或多或少會對加工質量產生影響，但影響的程度和規律還需要加以研究和分析。對於（yú）特定材料的加工（gōng），目前隻能給出刀（dāo）具幾何參數的大概範（fàn）圍，具體（tǐ）數值仍需用戶（hù）根據實際加工情況來決定，因此，對刀頭結（jié）構參（cān）數進行深入研究，實現工件材料與切削參數的合理匹配對於（yú）槍鑽加工技術的發展至關重要。

原載《工具技術》  作（zuò）者：李亮