基于數(shù)控加工中心深孔加工的槍鉆應(yīng)用技術(shù)探析

摘要：深孔加工在實(shí)際生產(chǎn)加工中較為常見，由于要求過高，很多設(shè)備都不能滿足要求。槍鉆技術(shù)憑借諸多優(yōu)勢在此方面頗為適用。首先對槍鉆的構(gòu)成及工作原理做了簡單介紹，然后從應(yīng)用條件、實(shí)例分析以及排屑問題幾方面對槍鉆的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行了分析。排屑在鉆孔中極為重要，使用槍鉆加工時(shí)，務(wù)必要做好排屑工作。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工中心；深孔加工；槍鉆；排屑

引言

深度與直徑的比值超過10，即屬于深孔加工范圍。在制造行業(yè)或生產(chǎn)中，常會(huì)遇到細(xì)長孔的加工，如結(jié)晶器銅板加工中，孔深約1100mm，而直徑為10mm—11mm。若采用傳統(tǒng)接長麻花鉆的加工方法，在鉆進(jìn)一定深度后就需要排屑，易影響效率和精度，且可能出現(xiàn)鉆頭折斷的現(xiàn)象。深孔加工技術(shù)在航天、核能等諸多領(lǐng)域都有應(yīng)用，但對形位公差等要求較為嚴(yán)格，操作難度也大。為提高深孔加工水平，首先應(yīng)選擇合適的鉆孔設(shè)備。

1.槍鉆及其工作原理

1.1 介紹

槍鉆早期用于槍管加工，并因此而得名，在小徑深孔加工中十分適用。隨著深孔加工研究力度的加大，槍鉆的作用也更為突顯。其一次鉆削成功率較高，且質(zhì)量和精度均有所保障，鉆孔的深徑比可達(dá)100—250，在當(dāng)前深孔加工中倍受青睞。

槍鉆的組成部分如下：

①鉆尖

與鉆桿部分焊接在一起，特殊情況下也采用其他連接方式。主要負(fù)責(zé)鉆削工作，是槍鉆的核心部件，所以對其強(qiáng)度、耐磨性等要求很高。硬質(zhì)合金和高速鋼是較為常用的兩種鉆尖材料，但前者的綜合性能較好，使用也最廣泛。深孔加工需保持孔的高精確度，為此常在其周圍設(shè)置導(dǎo)向塊。影響鉆削水平的因素有很多，如內(nèi)外刃角、倒錐度、鉆尖偏心距等，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)具體狀況進(jìn)行合理設(shè)置。

②鉆桿

多采用“V”型結(jié)構(gòu)，角度通常設(shè)計(jì)為120°，高者可達(dá)160°。為提供足夠的扭矩，對其強(qiáng)度和剛度有嚴(yán)格限制，所以鉆桿經(jīng)常使用合金鋼管材質(zhì)。在旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)，這就要求鉆桿還需有足夠的韌性。鉆尖部分的排屑和潤滑極為重要，因此，盡量保持鉆桿中空，并將排屑空間及冷卻液孔按最大值設(shè)計(jì)。

③鉆柄

即鉆桿尾端的部分，鉆孔時(shí)的傳遞力較大，鉆柄必須有足夠的承載力，其穩(wěn)定性尤為重要，需確保其安裝的牢固性。鉆柄是連接鉆桿和機(jī)床的中間物，其直徑設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量大于鉆桿的直徑，以便鉆桿能夠順利鑲嵌其中。

1.2 工作原理

槍鉆采用的是內(nèi)切削外排屑的結(jié)構(gòu)，鉆尖負(fù)責(zé)鉆削，對準(zhǔn)加工對象后，內(nèi)刃、外刃同時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，盡量帶有槍鉆導(dǎo)套，與鉆尖保持約0.01mm的距離。因安裝有導(dǎo)向塊，可保持其鉆削時(shí)的精準(zhǔn)度。鉆柄部分則應(yīng)與機(jī)床主軸緊緊相連。冷卻液流經(jīng)鉆頭中間的通道到達(dá)切削部位，起到冷卻、潤滑鉆刃的作用，同時(shí)將切屑帶出，完成高質(zhì)量的切削加工。

2.槍鉆在深孔加工中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 應(yīng)用條件

槍鉆的使用有一定的條件限制，影響最大的兩個(gè)因素便是機(jī)床和切削液。在機(jī)床方面有苛刻的要求，考慮到鉆進(jìn)時(shí)的排屑、冷卻等工作，機(jī)床必須配置有高壓冷卻系統(tǒng)。這樣才能吸收因高速鉆進(jìn)產(chǎn)生的熱量，以保證切屑能夠順利排出。在購置時(shí)，若發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床配置的是低壓冷卻系統(tǒng)，則不宜使用槍鉆。另外，機(jī)床行程也極為關(guān)鍵，行程必須足夠大，才能滿足鉆削時(shí)的需要。

除了機(jī)床，在切削液方面也有著嚴(yán)格要求。鉆孔的精確度與切削液質(zhì)量密切相關(guān)，為實(shí)現(xiàn)高精度鉆孔，盡量選擇摻入了極壓添加劑的優(yōu)質(zhì)切削液。如此可在操作中生成一層油膜，否則鉆進(jìn)時(shí)極易出現(xiàn)干磨現(xiàn)象，影響到鉆削效果。小孔徑的粘度較低，對其粘度也應(yīng)加強(qiáng)重視。另外，槍鉆加工過程中產(chǎn)生的壓力較大，流量也大，而且過濾精確度較高。為順利將切屑排出，隨著鉆進(jìn)深度的加大，切削液的流量也應(yīng)隨之增大。最后，為防止出現(xiàn)切屑堆積、槍鉆折斷等情況，必須保證冷卻液的充足。

2.2 實(shí)際應(yīng)用

某汽車零件制造加工公司在制造一款新車的部件，該零件選用440C材料，孔徑為Φ7.2 ，孔深85，內(nèi)控對外圓的同軸度要求為Φ0.02

若按照以往的鉆鏜加工方法，為保證整個(gè)過程的質(zhì)量，應(yīng)先進(jìn)行鉆孔，在安排研磨工序補(bǔ)充加工內(nèi)孔，然后以內(nèi)孔定位磨削加工外圓。在鉆孔過程中，需要多次將鉆刀退出，才能排出切屑，且孔質(zhì)難以保證；若鉆頭折斷，很難取出。最終加工的表面粗糙度為Ra1.4，直線度為0.08% ，且加工效率較低。

若采用槍鉆鉆孔，施工程序較為簡便，可一次完成所有工作。鉆削過程中，切屑便可將切屑排出，孔徑尺寸、形式都比較穩(wěn)定；當(dāng)鉆頭折斷時(shí)，也極易取出。最終加工的零件精度高，表面粗糙度僅為o.3 ，直線度為0.039%，加工效率也大幅提升。

3.鉆削中的排屑

鉆削時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生大量排屑，若不及時(shí)處理，會(huì)阻礙鉆削工作的進(jìn)行。一般出現(xiàn)排屑故障，會(huì)有以下幾種原因：

①切屑呈螺旋狀，且難以斷裂，或多股切屑寬窄不同互相夾雜，形成纏繞性切屑。另外。棒形切屑、剛性螺卷切屑等都不易排出。這些故障多與鉆頭參數(shù)、進(jìn)給量、刀具材質(zhì)等因素有關(guān)，所以要做出相應(yīng)的調(diào)整。

②鉆頭、鉆桿震動(dòng)時(shí)，切屑形態(tài)會(huì)變得不正常，應(yīng)檢查鉆頭是否受力損傷，或調(diào)整切削用量，針對性地加以排除。

4.結(jié)束語

深孔加工在當(dāng)前很多領(lǐng)域都有應(yīng)用，但對其各方面的要求也很高，普通鉆削技術(shù)不但效率低、精確度差，而且極易出現(xiàn)設(shè)備損壞的情況。為此，介紹了一種新技術(shù)，即槍鉆。槍鉆在提高精確度和效率方面有著很大優(yōu)勢，值得推廣應(yīng)用。在實(shí)際操作中，務(wù)必要合理應(yīng)用，按照規(guī)定要求進(jìn)行，否則會(huì)影響到鉆孔效果。而且，在今后應(yīng)用中，還應(yīng)對該技術(shù)不斷加以完善。

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6.作者簡介：

周琪（1985-），女，湖南人，研究方向?yàn)闄C(jī)械制造與自動(dòng)化、數(shù)控技術(shù)。

工作單位：湖南長沙南方職業(yè)學(xué)院