摘要： 切屑形态是影响深孔加工排屑的关键性因素。通过对40CrMoA 进行钻削的过程，研究错齿BTA 深孔钻3 个切削刃（中心刃，中间刃和边刃）产生的切屑形态，计算切屑的变形系数；分析在同一切削条件下错齿BTA 深孔钻产生3 种不同切屑形态的原因， 为深孔钻削40CrMoA 切削参数以及刀具的优化打下基础。
 
        关键词： 深孔加工； 40CrMoA； 错齿BTA 钻； 切屑形态； 变形系数
 
        0 前言
 
        随着装备制造业的进步，发展迅速的深孔加工技术却受到诸多问题的制约。封闭条件下切削，断屑和排屑困难，系统刚性差,加工质量难以保证等都是深孔加工中急需解决的问题。其中，断屑和排屑是深孔钻刀具设计和使用最大课题。
 
        由于40CrMoA 的塑性大， 导热性差等原因，在钻削过程中经常出现切屑堵塞、刀具磨损严重、表面质量差等问题，导致加工不能高效、连续进行。为了提高40CrMoA 的产品合格率和钻削效率，运用单因素实验法， 对其钻削后的切屑形态进行分析，为钻削40CrMoA 切削参数以及刀具的优化打下基础。
 
        1 、实验条件
 
        设备T2120 深孔钻床，工具为显微镜。刀具可转位错齿BTA 深孔钻（其刀片材料及其角度如表1 所示）。
 
        工件材料40CrMoA，HB260。加工方式工件旋转、刀具进给。加工孔径尺寸直径准30 mm，长度960 mm。
 
        表1 错齿BTA 三刀齿的材料及角度
 
        2 、数据收集及结果分析
 
        保持主轴转速630 r/min， 进给量0.047 mm/r，分阶段采集孔加工过程中产生的具有代表性的切屑，在工具显微镜下测量切屑厚度及宽度，每个切屑分多次测量得到其宽度和厚度的平均值，并计算切屑的变形系数。为使实验结果更加清晰，运用Matlab 软件对数据进行处理，如图1、图2 所示。

        2.1 切屑变形系数的计算
 
        根据金属切削原理，在切削过程中，刀具切下的切屑厚度ach通常都要大于工件上的切削层厚度ac， 切屑厚度与切削层厚度之比称为切屑变形系数，即

        根据式（1）、式（2）计算切屑变形系数如图3 所示。

        2.2 试验结论
 
        （1）40CrMoA 在同一切削条件下，BTA 钻头3个刀齿产生的切屑形态变化不一。就切屑厚度而言，中心齿、中间齿产生切屑厚度变化较为明显；边齿产生的切屑在入钻和出钻2 个阶段厚度有明显的变化，加工过程中切屑厚度几乎稳定在0.12 mm。就切屑宽度而言，中心齿所产生的切屑宽度变化明显； 中间齿和边齿所产生的切屑宽度总体趋于稳定，但在加工过程中的某一阶段由于加工振动会有些变化，加工恢复常态后趋于稳定。通过对各个刀齿切屑宽度的测量，证明深孔加工切屑不仅存在向上卷曲，也存在横向卷曲，切屑宽度系数也是衡量切屑折断和流出的重要参数之一；
 
        （2）通过对BTA 钻头3 个刀齿所产生的切屑的屑型分析， 中心齿切屑多为C 形屑和螺卷状切屑，中间齿切屑多为软皱带状切屑，边齿切屑多为长硬带状切屑。中间齿切屑和边齿切屑极易发生相互缠绕的情况，造成排屑通道堵塞；
 
        （3）钻削40CrMoA 过程中，切屑变形系数在4左右时，产生C 形屑；切屑变形系数在2.5 左右时，产生带状切屑。说明钻削40CrMoA 要尽量调整加工参数，使其切屑变形系数保持在4 左右，能够保证切屑的顺利排出。
 
        BTA 刀具钻削40CrMoA 过程中3 个刀齿产生上述切屑形态的原因主要是钻削过程中，切削速度沿边刃到中心逐渐减小直至接近0， 而切屑流出速度主要受切削速度的影响，从而导致了BTA 刀具3个刀齿所产生的切屑形态差别很大。中心齿切削速度和切屑速度都很小，切屑变形大、硬化严重，易折断，从而产生C 形屑；中间齿、边齿切削速度大，切
屑变形小、塑性大，不易折断，从而产生软皱状和长硬带状切屑。
 
        3 、结语
 
        错齿BTA 钻3 个刀齿产生的切屑形态差别很大，中心齿切屑多为C 型屑或螺卷状切屑，容易排出；中间齿切屑多为软皱带状切屑，不易排出；边齿切屑多为长硬带状切屑，较难排出。影响40CrMoA深孔加工排屑的主要因素是中间齿和边齿所产生的切屑。在实际加工过程中，通过观察切屑形态，适时的改变切削参数，获得容易排出的C 形屑，是本试验研究的意义所在。