对于深孔加工的工艺研究由来已久,从美国人在18世纪发明扁钻以来,对于深孔加工的研究从来没有停止过。在20世纪初,深孔加工技术因为战争对枪炮的需求而快速发展。而深孔加工中由于巨大的工作量以及高昂的成本(约占整个加工过程的成本的四成以上),使它成为金属切削加工中投入产出比最大,难度最高的领域。51273
国内现状
我国的深孔加工技术比世界上发达国家的制造水平要落后许多,大约相当于外国60年代先进工业国家的发展水平。同样以军工制造业为例,60年代已经在国外广泛使用的“高压”排屑型硬质合金深孔钻、深孔镗头、镶嵌硬质合金深孔钻、枪铰刀、焊接式及整体式硬质合金枪钻、机夹式多刃单刃钻头,到了80年代才被为数不多的民营企业引进或仿制。然而,在我国的军工制造业中,仍然使用的是高速钢深孔刀具,深孔加工机床采用的西方40年代的机型,已经无法再改造利用新的技术。
到了80年代,仅有极少部分的民营企业引进国外先进的深孔加工设备,但硬质合金枪钻、镶齿喷吸钻这样的刀具仍然依靠进口。不过,少数的刀具厂已经具备基本的BTA钻和枪铰刀、整体硬质合金枪钻的生产能力,但品种有限,不能满足基本的使用要求。例如加工Φ5mm以下的孔和500mm以上深度的钻头,没有厂家能够生产;加工高难度、超硬超深材料的钻头、镗刀头的深孔刀具更加无从生产。
在机床方面,国内的深孔钻床,深孔镗床仍然落后。在八十年代之前,我国机床厂生产的机床品种单一,论文网而且几乎全部为卧式机床,即工件回转而刀具进给,在性能方面:主轴转速较低,档位较少,进给档不能和主轴联动,每档间隔过大,制造精度和动态性能都比较差,加上机器笨重,操作不变,导致机床发展远不及发达国家。到了80年代以后,借鉴了外国先进的生产技术,把进给档改成了无级变速,增加了主轴变速档位,改善了外观和总体结构,但仍和发达国家有所差距,也不能满足日新月异的制造要求。加工设备的限制是我国制造业发展的一个重大障碍。
国外现状
早在20世纪初的时候,为了解决枪管和炮筒的加工问题,西方国家的军工部门发明了枪钻。它将高压液体通过枪钻的内部源源不断地送到切削加工部分,大大减少切削热的聚集,为了保证切削液正确的流向,在枪钻外部安装了导向条。但它的缺点是,采用了外排屑的方式,使得切屑与加工的表面直接接触,降低了孔的表面粗糙度;且由于自身的结构所限,不能够用于精密加工工序中。
深孔加工的快速发展是在第二次世界大战期间,由于急需大量的枪炮,必须高效快速的加工枪管和炮镗,因此德国人Beisner于1942年发明了内排屑深孔钻,后来经过BTA协会(国际孔加工协会)的改进形成了专有的BTA孔加工方式。这种方式在枪钻的基础上改进的,它改善了排屑条件,提高了孔的表面粗糙度,但是实际加工时切削压力高、密封困难。到了1963年,来自瑞典的Sanpk公司利用喷吸效应,发明了喷吸钻法。它的改进之处是将液体采用推吸联合作用,是的排屑过程得到改善,从而降低了系统压力。到了70年代,日本的一家公司发明了DF单管喷吸钻,它结合了BTA法与喷吸钻的优点,把原理的双管改成了单管,同时增加了一个专门起吸效应的油压头,增加了钻杆系统的刚性。