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摘 要：钻铣法-铣刀安装在钻头上，深孔加工切削时，铣刀自转从而解决了零切削区的问题，是深孔加工工艺的一次飞跃。在不同范围传统的深孔加工中经常使用到的方法：BTA深孔钻、机械夹固硬质合金钻头、单刃深孔钻、接柄麻花钻等都不能从根本上解决零切削区的问题。直到钻铣法的出现这一问题才得到解决，并在目前的深孔加工中得到了广泛的使用和推广。
关键词：钻铣法 深孔加工 零切削区
中图分类号：TG52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0099-02
在机械制造业中，深孔加工一直是一个难点，由于其加工的特殊性导致深孔加工存在许多需要解决的问题，如：切削速度低、刀具不易冷却、切屑堆积排出困难、加工效率低等。BTA深孔钻和单刃深孔钻的出现很大程度上使深孔加工得到了一定程度上的改善。但是这两种方法不能解决深孔钻削零切削速度区这一问题。直到德国斯图加特大学机床研究所研究出钻销法，这一问题才有了突破性的进展。
1 传统方法介绍
1.1 接柄麻花钻
在普通的麻花钻上焊接需要长度的长柄，被称为接柄麻花钻，这种方法一般用于加工直径较小的深孔。虽然这种方法从某种程度上实现了小直径深孔加工，但却存在一些弊端，首先加工过程中注入冷却液会因为切屑排出时的相反作用而不能顺利进入深孔，这样就需要多次退刀对刀具进行冷却，这样会大大降低加工的生产效率。其次钻柄过长在加工中其精确度不好掌握，容易产生孔洞位置偏移。因此接柄麻花钻不适用于精度要求高的深孔加工。详见图1。
1.2 单刃深孔钻
单刃深孔钻又被称为枪管钻，通常用于加工直径为6～16 mm的深孔。此种方法诞生于20世纪80年代，并有大量的实验研究，分别从工艺参数、受力分析、加工精度、钻头的几何角度加以验证。此种方法加工深度可达1 m，相对于接柄麻花钻有了长足的进步，钻柄有V形孔设计，这样在加工过程中，冷却液可以通过一定压力从V形孔喷射到钻头和加工面，同时通过喷射冲击可将切屑从钻柄的V形槽排出，这就解决的刀具的冷却问题，因此加工中无需退刀，提升了加工效率。单刃深孔钻被认为在加工小直径深孔中，是一种效果良好行之有效的加工方法。详见图2。
1.3 机械夹固不重磨硬质合金钻头
机械夹固不重磨硬质合金钻头其特点为在钻头上安装了2个硬质合金刀片，这样钻头就存在2个切削刃，这种结构加工时对中性好，加工精度高。同时刀具磨损后只需更换刀片无需更换钻头，这样也提高了钻头的使用寿命。排出切屑的方式采用外排式，将冷却液注入刀柄的孔中，冷却液到达切削刃处将切屑通过导屑槽冲出，效果良好。因此机械夹固不重磨硬质合金钻头在数控机床、普通机床、加工中心等的深孔加工中心等到广泛应用。总体看来机械夹固不重磨硬质合金钻头具有切削速度块、生产效率高、加工精度高、冷却效果好、刀具寿命长等特点，相对传统的麻花钻头更有优势，应用也越来越广泛。但这种方法多用于常规孔的加工，对于直径太大或太小的深孔加工应用不多。详见图3。
1.4 BTA深孔钻
BTA深孔钻又被称为炮管钻，适用于直径较大的深孔（25～100mm）。其特点为在钻头上安装了3块硬质合金刀头，相对于机械夹固不重磨硬质合金钻头的2块硬质合金刀头精确度更高。冷却和排出切屑的设计和机械夹固不重磨硬质合金钻头类似。最为特殊的是BTA深孔钻增加了2块导向条，这样一方面增加了刀杆的强度，另一方面也能够有效地防止切削过程中由于切削力而产生的偏移。BTA深孔钻目前被广泛应用于中等孔径的深孔加工中，属于比较成熟的方法。详见图4。
2 钻铣法加工深孔
以上4种方法被广泛的应用于各类深孔的加工，工艺也比较成熟，但是这几种方法都不能解决刀具零切削速度区问题。这个问题会造成切削困难、刀具磨损严重、加工精度降低、生产效率下降等一系列的问题。直到钻铣法的出现，才对此问题做出了有益的探索。
2.1 钻铣加工法应用的工具
钻铣加工法所用的刀具如图5所示，它是在钻头的前端装置一把铣刀（根据孔径的大小可为盘铣刀也可为指状铣刀），钻头的侧面装有一块扩孔用的硬质合金刀片。排屑槽位于该刀片前面。高压的冷却液从刀杆内部的管道中输入至铣刀和扩孔刀片的加工位置处。切屑在冷却液的压力下从排屑槽中排出。由于主运动为铣刀的旋转运动故切屑为较短的断碎切屑，易于被排除。铣刀的传动轴从钻杆的内部通过，采用滚动轴承使铣刀可高速运转。铣刀由尾端的马达和传动齿轮装置进行驱动。其转速采用电气控制系统在一定范围内无级调速。加工时采用工件回转的方式。钻铣工具仅铣刀作旋转的铣削主运动和轴向进给运动。工件夹持在机床主轴上作低速回转运动。为了减少铣刀的振动，提高加工精度，在钻杆圆周方向装有四个导向条。同时在工件支架和刀具支架之间装置有可移动的中间支架，以增强刀具的刚度和减小振动。此外，还采取了增加传动齿轮齿数的措施来减小铣削产生的振动。图5所示为钻铣加工法的刀具结构。
2.2 特点及应用范围
钻铣法最主要的特点就是克服了深孔加工中的零切削速度区问题，也就相应的解决了切削困难、刀具磨损严重、加工精度降低、生产效率下降等一系列的问题。此方法加工精度高、刀具寿命长、刀具刚度好、无零切削速度区、直线误差小、生产效率高。同时冷却和排屑设计也比较成熟，因此在加工大孔径深孔时，钻铣法能够最大程度的发挥其作用。缺点为制造成本高，刀具结构复杂。钻铣法的应用范围主要包括：大型机械主轴的中空内孔的加工、矿山中的液压护柱、军工炮管等。总之适用于大孔径的深孔加工，利用钻铣法不仅能够提升切削速度、提高生产效率，而且能够提升加工质量。
3 结语
相对于传统深孔加工方法（BTA深孔钻、机械夹固硬质合金钻头、单刃深孔钻、接柄麻花钻），一直不能解决的零切削速度区问题，钻铣法第一次克服了这一问题，同时也解决了零切削速度区带来的一些问题，可以说是深孔加工史上的一次飞跃，虽然此方法结构复杂，制造成本高，而且目前只适用于大孔径深孔的加工，但是其能够很大程度上提高生产效率、提高加工精度，另外刀具寿命长，加工误差小，所以能够在大型设备的深孔加工中发挥巨大的作用。随着深孔加工技术的不断提高和创新，钻铣法的应用范围也会越来越广。
参考文献
[1] W.Zilian.Stuttgart.Kraefte beim Bohren insVollenMitHM2 WP2bestueckten Kurzbohrern[J].tz fuerMetalbearbeitung 1984（8）.
[2] 杨承涛.深孔钻削时孔的直线度误差及其测量[J].组合机床及自动化加工技术， 1987（5）.
[3] 王世清.深孔加工技术[M].西安：西北工业大学出版社，2003.
[4] B.Greuner. Bremen. Tiefbohren aus derSicht einerVersuchs2und Entwicklungsabteilung[J].tz fuerMetalbear2Beitung， 1984，8.
[5] H.Fuss. tiefbohren[J].tz fuerMetalbearbeitung，1986（11）.
[6] A.Koster.Fraesbohren und andere Bohrtechnologie[J].tz fuerMetalbearbeitung，1987（3）.
[7] P.Streicher.Tiefbohren derMetalle[M].Wuerzburg VogelVerlag，1975.
关键词：钻铣法 深孔加工 零切削区
中图分类号：TG52 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）04（b）-0099-02
在机械制造业中，深孔加工一直是一个难点，由于其加工的特殊性导致深孔加工存在许多需要解决的问题，如：切削速度低、刀具不易冷却、切屑堆积排出困难、加工效率低等。BTA深孔钻和单刃深孔钻的出现很大程度上使深孔加工得到了一定程度上的改善。但是这两种方法不能解决深孔钻削零切削速度区这一问题。直到德国斯图加特大学机床研究所研究出钻销法，这一问题才有了突破性的进展。
1 传统方法介绍
1.1 接柄麻花钻
在普通的麻花钻上焊接需要长度的长柄，被称为接柄麻花钻，这种方法一般用于加工直径较小的深孔。虽然这种方法从某种程度上实现了小直径深孔加工，但却存在一些弊端，首先加工过程中注入冷却液会因为切屑排出时的相反作用而不能顺利进入深孔，这样就需要多次退刀对刀具进行冷却，这样会大大降低加工的生产效率。其次钻柄过长在加工中其精确度不好掌握，容易产生孔洞位置偏移。因此接柄麻花钻不适用于精度要求高的深孔加工。详见图1。
1.2 单刃深孔钻
单刃深孔钻又被称为枪管钻，通常用于加工直径为6～16 mm的深孔。此种方法诞生于20世纪80年代，并有大量的实验研究，分别从工艺参数、受力分析、加工精度、钻头的几何角度加以验证。此种方法加工深度可达1 m，相对于接柄麻花钻有了长足的进步，钻柄有V形孔设计，这样在加工过程中，冷却液可以通过一定压力从V形孔喷射到钻头和加工面，同时通过喷射冲击可将切屑从钻柄的V形槽排出，这就解决的刀具的冷却问题，因此加工中无需退刀，提升了加工效率。单刃深孔钻被认为在加工小直径深孔中，是一种效果良好行之有效的加工方法。详见图2。
1.3 机械夹固不重磨硬质合金钻头
机械夹固不重磨硬质合金钻头其特点为在钻头上安装了2个硬质合金刀片，这样钻头就存在2个切削刃，这种结构加工时对中性好，加工精度高。同时刀具磨损后只需更换刀片无需更换钻头，这样也提高了钻头的使用寿命。排出切屑的方式采用外排式，将冷却液注入刀柄的孔中，冷却液到达切削刃处将切屑通过导屑槽冲出，效果良好。因此机械夹固不重磨硬质合金钻头在数控机床、普通机床、加工中心等的深孔加工中心等到广泛应用。总体看来机械夹固不重磨硬质合金钻头具有切削速度块、生产效率高、加工精度高、冷却效果好、刀具寿命长等特点，相对传统的麻花钻头更有优势，应用也越来越广泛。但这种方法多用于常规孔的加工，对于直径太大或太小的深孔加工应用不多。详见图3。
1.4 BTA深孔钻
BTA深孔钻又被称为炮管钻，适用于直径较大的深孔（25～100mm）。其特点为在钻头上安装了3块硬质合金刀头，相对于机械夹固不重磨硬质合金钻头的2块硬质合金刀头精确度更高。冷却和排出切屑的设计和机械夹固不重磨硬质合金钻头类似。最为特殊的是BTA深孔钻增加了2块导向条，这样一方面增加了刀杆的强度，另一方面也能够有效地防止切削过程中由于切削力而产生的偏移。BTA深孔钻目前被广泛应用于中等孔径的深孔加工中，属于比较成熟的方法。详见图4。
2 钻铣法加工深孔
以上4种方法被广泛的应用于各类深孔的加工，工艺也比较成熟，但是这几种方法都不能解决刀具零切削速度区问题。这个问题会造成切削困难、刀具磨损严重、加工精度降低、生产效率下降等一系列的问题。直到钻铣法的出现，才对此问题做出了有益的探索。
2.1 钻铣加工法应用的工具
钻铣加工法所用的刀具如图5所示，它是在钻头的前端装置一把铣刀（根据孔径的大小可为盘铣刀也可为指状铣刀），钻头的侧面装有一块扩孔用的硬质合金刀片。排屑槽位于该刀片前面。高压的冷却液从刀杆内部的管道中输入至铣刀和扩孔刀片的加工位置处。切屑在冷却液的压力下从排屑槽中排出。由于主运动为铣刀的旋转运动故切屑为较短的断碎切屑，易于被排除。铣刀的传动轴从钻杆的内部通过，采用滚动轴承使铣刀可高速运转。铣刀由尾端的马达和传动齿轮装置进行驱动。其转速采用电气控制系统在一定范围内无级调速。加工时采用工件回转的方式。钻铣工具仅铣刀作旋转的铣削主运动和轴向进给运动。工件夹持在机床主轴上作低速回转运动。为了减少铣刀的振动，提高加工精度，在钻杆圆周方向装有四个导向条。同时在工件支架和刀具支架之间装置有可移动的中间支架，以增强刀具的刚度和减小振动。此外，还采取了增加传动齿轮齿数的措施来减小铣削产生的振动。图5所示为钻铣加工法的刀具结构。
2.2 特点及应用范围
钻铣法最主要的特点就是克服了深孔加工中的零切削速度区问题，也就相应的解决了切削困难、刀具磨损严重、加工精度降低、生产效率下降等一系列的问题。此方法加工精度高、刀具寿命长、刀具刚度好、无零切削速度区、直线误差小、生产效率高。同时冷却和排屑设计也比较成熟，因此在加工大孔径深孔时，钻铣法能够最大程度的发挥其作用。缺点为制造成本高，刀具结构复杂。钻铣法的应用范围主要包括：大型机械主轴的中空内孔的加工、矿山中的液压护柱、军工炮管等。总之适用于大孔径的深孔加工，利用钻铣法不仅能够提升切削速度、提高生产效率，而且能够提升加工质量。
3 结语
相对于传统深孔加工方法（BTA深孔钻、机械夹固硬质合金钻头、单刃深孔钻、接柄麻花钻），一直不能解决的零切削速度区问题，钻铣法第一次克服了这一问题，同时也解决了零切削速度区带来的一些问题，可以说是深孔加工史上的一次飞跃，虽然此方法结构复杂，制造成本高，而且目前只适用于大孔径深孔的加工，但是其能够很大程度上提高生产效率、提高加工精度，另外刀具寿命长，加工误差小，所以能够在大型设备的深孔加工中发挥巨大的作用。随着深孔加工技术的不断提高和创新，钻铣法的应用范围也会越来越广。
参考文献
[1] W.Zilian.Stuttgart.Kraefte beim Bohren insVollenMitHM2 WP2bestueckten Kurzbohrern[J].tz fuerMetalbearbeitung 1984（8）.
[2] 杨承涛.深孔钻削时孔的直线度误差及其测量[J].组合机床及自动化加工技术， 1987（5）.
[3] 王世清.深孔加工技术[M].西安：西北工业大学出版社，2003.
[4] B.Greuner. Bremen. Tiefbohren aus derSicht einerVersuchs2und Entwicklungsabteilung[J].tz fuerMetalbear2Beitung， 1984，8.
[5] H.Fuss. tiefbohren[J].tz fuerMetalbearbeitung，1986（11）.
[6] A.Koster.Fraesbohren und andere Bohrtechnologie[J].tz fuerMetalbearbeitung，1987（3）.
[7] P.Streicher.Tiefbohren derMetalle[M].Wuerzburg VogelVerlag，1975.