深孔钻刀具技术的发展

徐照

【摘 要】介绍深孔钻刀具的技术背景，并利用CNABS及VEN数据库检索了国内外深孔刀具技术领域的专利申请，梳理了深孔钻削刀具技术的发展路线，并提出相应建议，为进一步研究我国深孔刀具技术提供参考资料。

【关键词】深孔钻 专利 发展路线

引言

在钻孔领域，一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔称为深孔，深孔钻刀具是指专用于深孔加工的切削刀具，二战前，深孔刀具一直被局限于相对保密的军工领域。20世纪80年代后期经济进入快速发展阶段，各行业对深孔加工提出了广泛需求，深孔刀具技术成为人们十分关注的问题。

1 深孔钻刀具专利技术发展脉络

18世纪后期，因制造枪管要求有深、精密的孔，早期枪匠发展了深孔刀具技术。开始用扁钻、麻花钻进行加工，但其不能连续排屑，钻头自导性差，工件报废率大。

为解决枪管加工难问题，1924年美国人J.W.STOLLE发明枪钻。代表性专利如下：

申请号：US19240694521A；

申请日：1924年2月23日；

公开号：US1513350A；

公开日：1924年10月28日。

枪钻由钻头、钻杆和钻柄三部构成，外部有一条贯通前后的V形槽，供排屑，V形槽对侧设有油孔，供通入切削液，钻杆由薄壁钢管加工出V形槽，再与钻头连接为一个整体。

枪钻刀具属外排屑方式，切削液经油孔进入钻杆内部到达钻头头部，进行润滑冷却，将切屑从V形槽排出。但切屑经钻头与已加工孔内壁间空隙排出，排屑不通畅，易划伤已加工表面。

二战后，欧洲成立国际孔加工协会，提出一种内排屑深孔钻刀具，其由德国人Beisher发明，称为BTA钻或Beisner内排屑深孔钻。

申请号：DEB0002603D；

申请日：1942年7月3日；

公开号：DE925561C公开日：

1955年3月24日。

工作时，具有一定压力的切削液进入授油器后通过钻杆外环状空间流向切削刃（钻杆与输油器右端有密封）进行冷却润滑，并将切屑压入钻头出屑口，经钻杆中空内腔排出。BTA钻克服了枪钻的很多不足，但其最大缺陷是相对排屑面积小、堵屑。

为克服BTA钻的不足，二十世纪六、七十年代发展出了一种双管喷吸钻系统，其典型代表专利如SU666004A2。

申请号：SU2568573A；

申请日：1978年1月16日；

公开号：SU666004A2；

公开日：1979年6月8日。

其利用流体力学喷吸效应原理，当高压流体经过一个狭小的通道喷嘴高速喷射时，在这股喷射流的周围形成低压区，可将喷嘴附近的流体吸走。工作时，切削液从输油孔进入，其中2/3切削液进入内、外杆间的环形空间，通过钻柄上小孔流向切削区，将切屑推入内杆内腔向后排出；其余1/3的切削液从内杆后部喷嘴处高速喷入内杆尾部，形成低压区，对切屑产生向后抽吸效果，促使切屑排出。然而，双管喷吸钻结构复杂、成本高。

为了在保留抽吸功能的同时简化双管喷吸钻结构，1980年日刊《機械技術》第4期第58页公布了一种双供油单管喷吸钻（即DF钻）。

深孔刀具技术从20世纪80年代末以來，钻削机理上的重大专利技术在西方工业国一直处于停滞状态，研究工作均限于对枪钻、BTA钻的细节改进。

我国深孔刀具技术起步晚，至20世纪80年代，BTA钻才开始被少数企业从国外引进，至今尚未达到普及应用程度，改革开放后，深孔钻削刀具技术的研究开始兴起。

在深孔刀具专利创新方面，新世纪初，中北大学提出了一种单管内排屑喷吸钻加工技术，简称“SIED技术”，该技术主要对DF深孔钻技术进行了改进，使机床可兼容枪钻、BTA钻的加工孔的范围，结构简单，易实现柔性化。典型专利如下：CN1393312A（公开日2003年1月29日，申请人：王峻），CN2516298Y（授权公告日2002年10月16日，申请人：王峻），CN1089533A（公开日1994年7月20日，申请人：太原机械学院）。

2 主要国家专利申请趋势

如图所示为2000年至2013年中、德、法、日、美等国的专利数量走势图。可以看出，西方发达国家申请量呈递减趋势，而中国申请量呈递增趋势，且增势明显。

一方面，西方国家对深孔刀具研究已成熟，而我国对深孔刀具研究正处于兴起阶段，因而国内专利数量上涨趋势明显，另一方面，随制造业发展，现如今我国已成为“世界工厂”，深孔加工需求大，刺激了对深孔刀具的研发，再加上我国对知识产权保护的日益重视，从而使我国深孔刀具技术专利数量连年增高。

结语

目前我国深孔钻刀具技术处于快速发展阶段，相关专利申请数量不断上升，随着加工制造业的迫切需求，对深孔钻刀具技术的研发还将继续增加，该技术有进一步发展的空间和潜力。由于我国在深孔钻刀具技术方面起步晚，目前，该技术处于被国外垄断的状态。现阶段我国在推出自己的原创性深孔钻刀具技术的同时，应引进吸收国外（尤其是日本和瑞典）先进深孔刀具技术。

参考文献

[1]王峻.现代深孔加工技术[M].第1版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2005年2月.

[2]王世清.深孔加工技术[M].第1版.西安：西北工业大学出版社，2003年10月.

[3]王峻.20世纪深孔加工技术的兴衰及新突破——介绍SIED深孔加工集成技术[J].机械管理开发，2004，（4）：1～3.