.引言

目前,帶有小直徑深孔的產品數量越來越多,按傳統方法加工,只能采用接長麻花鉆,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、操作勞動強度大,質量難以保證,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,“大長徑比小深孔加工”是困擾很多企業冷加工系統多年的難題,也是工藝人員和操作者的一塊“心病”。如何為傳統制造企業何解決好小直徑深孔的加工,已成為迫在眉睫的課題。而槍鉆在某傳統制造企業的成功應用和推廣,很好的解決了這個困擾企業多年的難題。

槍鉆因最早用于兵器工業加工槍管而得名,主要用來加工φ2~φ20mm小徑深孔,是目前深孔鉆削中的一種優質高效工具。美國鉆科公司(DRILLMASTERS)公司作為世界上最主要的孔加工旋轉切削刀具供應商之一,在槍鉆的研發和制造方面具有多年的成功經驗,其所研發的刀具具有切削效率高、加工精度好和刀具壽命長等特點,已廣泛應用于汽車工業、航天工業、結構建筑工業、醫療器材工業、模具/刀具/冶金工業及油壓、空壓工業等制造業領域。

1.槍鉆的工作原理

專業的槍鉆系統由深孔鉆機、單刃或雙刃的槍鉆及高壓冷卻系統組成(見圖1)。槍鉆柄部被夾持在機床主軸上,,鉆頭通過導引孔或導套進入工件表面,進入后,鉆刃的獨特結構起到自導向的作用,保證了切削精度。這時冷卻液通過鉆頭中間的通道到達切削部位,并將切屑從排屑槽帶出工件表面,同時對鉆刃進行冷卻和對背部的支撐凸臺進行潤滑,從而獲良好的加工表面和加工質量。

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1.1槍鉆的結構

如圖2所示,槍鉆由鉆刃、刀身、驅動柄三部分組成。

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(1)鉆刃

鉆刃是整個槍鉆的關鍵部分,其獨特科學的組合結構保證在完成切削工作同時還起到自導向的作用, 可以通過一次貫穿得到一個高精度的深孔。鉆刃有兩個基本度,可以根據被切削工件的材料及形式來選擇最恰當的組合,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自由旋轉而不會磨擦孔內壁的切削表面,根據不同要求,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此通道到達切削點,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):

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R1 型:標準肩部形式,適用于碳鋼、不銹鋼、鎳合金及鋁等一般切削,工作時,刀具同被切削面的擠壓作用最小;
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采用;
R4 型:高陸式支撐,尾部加高,適用于交叉孔、盲孔、擴孔的加工;
R6型:高陸式支撐、尾部加高鉸刀式,同鉸刀組合,用于擴孔加工,導向性好;

R9型:高陸式不連接支撐肩部, 更好的控制加工尺寸。

(2)刀身

刀身采用航天工業專用合金鋼材并經熱處理制成,刀身有110~165°的V型槽,高壓切削冷卻液經驅動柄、刀身油孔到達刃部后從此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度以便在較小的扭轉變形下提供切削所需的扭矩,同時刀身也必須有足夠的韌性,這樣才能吸收刀身高速旋轉產生的震動。

(3)驅動柄

驅動柄完全依照標準工業加工法的規定制造。其與刀身相接的頸部處有消除應力的光滑弧狀凹槽以避免因應力集中而產生破壞,驅動柄為圓柱形,側面一般加工有兩個平面,供夾持套筒鎖緊整個鉆頭本體。

1.2 高壓冷卻系統

高壓冷卻霧化裝置是整個槍鉆系統關鍵的一個系統,它在加工過程中起到潤滑、冷卻、排屑的作用。輸入系統的壓縮空氣一部分驅動脈沖泵形成噴霧,另一部分空氣連續驅動活塞泵,通過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,被霧化后的切削液吸收切削區的熱量,冷卻、潤滑槍鉆刀頭,并將切屑強制吹出工作物外。

2.槍鉆的應用情況

由于該傳統制造企業沒有專用的槍鉆機床,從經濟效益角度出發,改造既要有好的效果,又要利舊,所以整個槍鉆系統必須建立在應用現有的鏜床和車床的基礎上,而且該系統的應用不能破壞原機床的加工特性。經分析對比,最終選擇在一普通鏜床上安裝槍鉆系統。

2.1槍鉆系統的安裝和試切削

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

表1 莫式錐柄夾持套筒 <

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