槍鉆技術(shù)在普通鏜床深孔加工中的應(yīng)用

摘要：傳統(tǒng)上小直徑深孔加工主要采用接長(zhǎng)麻花鉆，本文論述了應(yīng)用槍鉆在普通鏜床上加工深孔的方法。簡(jiǎn)述了槍鉆的工作原理、組成結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，以普通鏜床深孔加工為對(duì)象，對(duì)槍鉆和接長(zhǎng)麻花鉆進(jìn)行了切削對(duì)比試驗(yàn),論述了槍鉆切削加工深孔的主要工裝、參數(shù)確定過(guò)程和加工效果，測(cè)量了各切削參數(shù).應(yīng)用實(shí)例表明：槍鉆具有加工精度高、加工時(shí)間短、鉆頭壽命高、排屑好的特點(diǎn)，在“小直徑深孔加工”方面具有推廣價(jià)值。

0．引言

      目前，帶有小直徑深孔的產(chǎn)品數(shù)量越來(lái)越多，按傳統(tǒng)方法加工，只能采用接長(zhǎng)麻花鉆，每加工大約1～2倍直徑的深度必須退刀排屑，不僅加工精度低、表面粗糙度差，加工效率低、操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量難以保證，而且很容易引起“堵屑”或折斷鉆頭，造成更大的加工困難，因此，“大長(zhǎng)徑比小深孔加工”是困擾很多企業(yè)冷加工系統(tǒng)多年的難題，也是工藝人員和操作者的一塊“心病”。如何為傳統(tǒng)制造企業(yè)何解決好小直徑深孔的加工，已成為迫在眉睫的課題。而槍鉆在某傳統(tǒng)制造企業(yè)的成功應(yīng)用和推廣，很好的解決了這個(gè)困擾企業(yè)多年的難題。

      槍鉆因最早用于兵器工業(yè)加工槍管而得名，主要用來(lái)加工φ2～φ20mm小徑深孔，是目前深孔鉆削中的一種優(yōu)質(zhì)高效工具。美國(guó)鉆科公司（DRILLMASTERS）公司作為世界上最主要的孔加工旋轉(zhuǎn)切削刀具供應(yīng)商之一，在槍鉆的研發(fā)和制造方面具有多年的成功經(jīng)驗(yàn)，其所研發(fā)的刀具具有切削效率高、加工精度好和刀具壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航天工業(yè)、結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)、醫(yī)療器材工業(yè)、模具/刀具/冶金工業(yè)及油壓、空壓工業(yè)等制造業(yè)領(lǐng)域。

1．槍鉆的工作原理

      專業(yè)的槍鉆系統(tǒng)由深孔鉆機(jī)、單刃或雙刃的槍鉆及高壓冷卻系統(tǒng)組成（見圖1）。槍鉆柄部被夾持在機(jī)床主軸上，，鉆頭通過(guò)導(dǎo)引孔或?qū)�套進(jìn)入工件表面，進(jìn)入后，鉆刃的獨(dú)特結(jié)構(gòu)起到自導(dǎo)向的作用，保證了切削精度。這時(shí)冷卻液通過(guò)鉆頭中間的通道到達(dá)切削部位，并將切屑從排屑槽帶出工件表面，同時(shí)對(duì)鉆刃進(jìn)行冷卻和對(duì)背部的支撐凸臺(tái)進(jìn)行潤(rùn)滑，從而獲良好的加工表面和加工質(zhì)量。

1.1槍鉆的結(jié)構(gòu)

如圖2所示，槍鉆由鉆刃、刀身、驅(qū)動(dòng)柄三部分組成。

（1）鉆刃

      鉆刃是整個(gè)槍鉆的關(guān)鍵部分，其獨(dú)特科學(xué)的組合結(jié)構(gòu)保證在完成切削工作同時(shí)還起到自導(dǎo)向的作用， 可以通過(guò)一次貫穿得到一個(gè)高精度的深孔。鉆刃有兩個(gè)基本度，可以根據(jù)被切削工件的材料及形式來(lái)選擇最恰當(dāng)?shù)慕M合，以便于工作更好的平衡切削力和斷屑，并將切削力傳遞給支撐凸肩，保證良好的直線度和同軸度。鉆刃有很小的倒錐度并且直徑較刀身略大，可以保證鉆身可以在切削孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)而不會(huì)磨擦孔內(nèi)壁的切削表面，根據(jù)不同要求，刃部有單圓孔、腎型孔和雙圓孔的通道同刀身的油道連接，高壓的冷卻液可以通過(guò)此通道到達(dá)切削點(diǎn)，并將切屑帶出工件。鉆刃支撐的幾種主要的外圓輪廓形式（見圖3）：

R1 型：標(biāo)準(zhǔn)肩部形式，適用于碳鋼、不銹鋼、鎳合金及鋁等一般切削，工作時(shí)，刀具同被切削面的擠壓作用最�。�

R2 型：適用于鉸孔與非鐵金屬切削；

R3 型：高陸式支撐肩部, 更好的控制加工尺寸，被加工面的光潔度要求很高時(shí)采用；

R4 型：高陸式支撐，尾部加高，適用于交叉孔、盲孔、擴(kuò)孔的加工；

R6型：高陸式支撐、尾部加高鉸刀式，同鉸刀組合，用于擴(kuò)孔加工，導(dǎo)向性好；

R9型：高陸式不連接支撐肩部, 更好的控制加工尺寸。

（2）刀身

      刀身采用航天工業(yè)專用合金鋼材并經(jīng)熱處理制成，刀身有110～165°的V型槽，高壓切削冷卻液經(jīng)驅(qū)動(dòng)柄、刀身油孔到達(dá)刃部后從此V型槽排出孔外，并將切屑帶走，為保證切削的直線度和同軸度，刀身必須有足夠的強(qiáng)度以便在較小的扭轉(zhuǎn)變形下提供切削所需的扭矩，同時(shí)刀身也必須有足夠的韌性，這樣才能吸收刀身高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)。

（3）驅(qū)動(dòng)柄

      驅(qū)動(dòng)柄完全依照標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)加工法的規(guī)定制造。其與刀身相接的頸部處有消除應(yīng)力的光滑弧狀凹槽以避免因應(yīng)力集中而產(chǎn)生破壞，驅(qū)動(dòng)柄為圓柱形，側(cè)面一般加工有兩個(gè)平面，供夾持套筒鎖緊整個(gè)鉆頭本體。

1.2 高壓冷卻系統(tǒng)

      高壓冷卻霧化裝置是整個(gè)槍鉆系統(tǒng)關(guān)鍵的一個(gè)系統(tǒng)，它在加工過(guò)程中起到潤(rùn)滑、冷卻、排屑的作用。輸入系統(tǒng)的壓縮空氣一部分驅(qū)動(dòng)脈沖泵形成噴霧，另一部分空氣連續(xù)驅(qū)動(dòng)活塞泵，通過(guò)雙路管線和高流量噴霧裝置加壓給切削液，將切削液輸送至鉆頭切削區(qū)，被霧化后的切削液吸收切削區(qū)的熱量，冷卻、潤(rùn)滑槍鉆刀頭，并將切屑強(qiáng)制吹出工作物外。

2．槍鉆的應(yīng)用情況

      由于該傳統(tǒng)制造企業(yè)沒(méi)有專用的槍鉆機(jī)床，從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，改造既要有好的效果，又要利舊，所以整個(gè)槍鉆系統(tǒng)必須建立在應(yīng)用現(xiàn)有的鏜床和車床的基礎(chǔ)上，而且該系統(tǒng)的應(yīng)用不能破壞原機(jī)床的加工特性。經(jīng)分析對(duì)比，最終選擇在一普通鏜床上安裝槍鉆系統(tǒng)。

2.1槍鉆系統(tǒng)的安裝和試切削

（1）主要工裝：莫式錐柄夾持套筒一個(gè)[1]（見下表1），；速比為1:3.81的主軸增速器1個(gè)。

（6）引導(dǎo)孔的加工，在兩種工件上分別預(yù)制一精度為φ10 、φ11 ，深度分別為5mm、5.5mm的引導(dǎo)孔后，分別加工了φ10×1165mm（300、600、900、1200mm 4級(jí)）、φ11×1150mm（400、800、1200mm 3級(jí)）的深孔。

（7）切削液，采用用高“EP”的油基水溶性冷卻液，壓力6～8Bar。

（8）切削參數(shù)，鉆頭完全入孔前，旋轉(zhuǎn)速度v=30m/min,進(jìn)給速度f(wàn)=0.02mm/r；鉆頭完全入孔后，旋轉(zhuǎn)速度v=45m/min,進(jìn)給速度f(wàn)=0.04mm/r 。

（9）切削分級(jí)，為保證孔徑精度，須使鉆桿支撐距離與鉆桿直徑比不大于45[4]，鼓取每鉆削深度達(dá)直徑的30倍時(shí)為一級(jí)，實(shí)際切削時(shí)，每級(jí)調(diào)整時(shí)間為1～3分鐘左右，每級(jí)切削時(shí)間6～10分鐘。

試驗(yàn)十分成功，切削輕快、平穩(wěn)，冷卻充分、切屑呈銀白色、短螺旋卷曲（見圖5），排出順利，效果良好。

      隨著試切削的深入進(jìn)行，逐步取得了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，并就檢測(cè)和記錄進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)照接長(zhǎng)麻花鉆，得如下參數(shù)對(duì)照表2。