在核电蒸汽发生器管板、空心车轴、换热器、分离器、锅炉管板等设备及构件制造中,经常需要加工直径小、数量大、质量要求高的深孔。本文的研究面向AP1000核电蒸汽发生器管板,在管板上加工具有高质量的深孔20050个,孔径约为17.73mm,孔深为800mm,长径比高达45:1。深孔钻削力可以反映钻削过程的稳定性、深孔表面质量、钻头寿命,而深孔钻削力受复杂的加工环境和刀具结构的影响,研究起来比较困难;钻削参数(转速n,进给量f)对深孔表面完整性、切屑形态、钻头磨损的影响较大,而选择合适的钻削参数进行深孔加工具有重要意义。本文对深孔钻削力学、深孔表面完整性、切屑形态、刀具磨损规律进行了研究,对钻削参数进行了优化,为加工参数的选择提供了参考依据。建立了错齿BTA钻头的力学模型,对深孔BTA钻头钻削过程进行了模拟。结果表明,影响扭矩、轴向力和切向力的主要因素是进给量、后刀面磨损带宽度、刀尖圆弧半径,影响径向力的主要因素是后刀面磨损带宽度、刀尖圆弧半径;轴向力和扭矩均随着钻削速度与进给量的增加而增大。研究了深孔表面完整性和切屑形态。通过错齿BTA钻头钻削13MnNiMoR实验,揭示了钻削速度和进给量对深孔表面完整性和切屑形态的影响规律。研究了深孔钻削表面宏微观形貌的变化规律。结果表明,增大转速能提高深孔表面质量,但增加进给量却降低深孔表面质量;主要宏观缺陷包括沟槽、工件材料脱落,微观缺陷包括粘结物、切屑划痕、凹坑。研究了钻削速度和进给量对深孔表面粗糙度和显微硬度的影响规律。结果表明,随着进给量的增加,深孔表面粗糙度逐渐增大,随着转速的增加,深孔表面粗糙度逐渐减小;随着进给量和转速的增加,深孔表面显微硬度变化规律相似,均呈现增加趋势;随着进给量和转速的增加,加工硬化层深度逐渐增大,这说明深孔钻削对深孔表面有较好的挤压强化作用。研究了钻削速度和进给量对切屑形态的影响规律。结果表明,随着进给量的增加,不同刀齿的切屑弯曲程度降低,切屑长度减小;随着转速的增加,切屑长度减小,卷曲程度降低。研究了 BTA钻头在不同参数下各刀齿的磨损规律和磨损机理,建立了钻削转速和进给量优化模型。结果表明,钻头的破损主要发生在导向块;外齿的磨损程度最大,且磨损带较均匀,中间齿的磨损程度较外齿小,磨损带不均匀,出现了较多的积屑瘤,中心齿的磨损程度最小,主要在刀齿边缘发生磨损;刀齿的磨损机理是粘结磨损、氧化磨损和扩散磨损;最优加工参数n为912r/min,f为0.092mm/r。