魏旭民

（中北大学机械与动力工程学院，山西 太原 030051）

引言

在深孔钻削加工过程中，BTA 钻的钻杆在切削液中高速旋转，内排屑设计的BTA 钻杆将受到刀具惯性力、切削力，离心力、切削液的非线性流体力等的综合作用，会引起钻杆的质量偏心问题，从而产生涡动效应，因此钻杆的动力学特性对BTA 刀具的使用寿命以及深孔加工的质量有着十分重要的影响［1］。

1 BTA 钻钻杆的涡动分析

由于在加工过程中切削液、切屑以及切削力的波动影响，工件内孔轴线与钻杆轴线不再重合，会出现质量偏心问题［2］，钻杆的运动状态示意图如图1所示。在深孔钻削过程中BTA 钻的钻杆轴线总是偏离工件孔轴线，其偏心距为e、钻杆与工件孔最大间隙为Cmax，最小间隙为Cmin，因此平均间隙为C＝（Cmin＋Cmax）／2。

BTA 钻钻杆在钻削的过程中由于自身的惯性以及不平衡扰动的作用，使钻杆中轴线被迫偏离原来轴线中心，但钻杆依然绕自身轴线旋转，同时转子（钻杆）还绕着初始轴线做旋转运动，这种现象称之为涡动。通常工件内部的钻杆有两种涡动情况。一种是接触式涡动，即在切削力的波动分量、切削液扰动、切屑冲击以及钻杆弯曲等因素的影响下，工件孔壁与钻杆接触。另一种为非接触式涡动，涡动情况为钻杆中轴线偏离加工轴线，工件孔壁和钻杆间钻削液形成楔形分布的压差，作用于钻杆并将其托起，从而达到新的平衡，而且在此过程中钻杆始终不与工件内孔接触。

图1 钻杆的运动状态示意图