.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(jiàn)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)走M(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(jiàn)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(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(jiàn)下表1),;速比為1:3.81的主軸增速器1個(gè)。
表1 莫式錐柄夾持套筒 <