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       摘要：基于我公司活塞桿和部分活柱加工深孔需要，經過科學論證、設計及計算，將公司一臺普通臥式車床改造成雙伸縮立柱中活柱加工φ20 深孔的專用機床。使用該機床完成活柱深孔加工工序為公司節省了可觀的加工費用。

  
       近年來，隨著綜采設備在煤炭開采行業中的普及，液壓支架逐漸成為綜采設備中不可或缺的組成部分。

      我公司主要產品為液壓支架， 立柱及千斤頂是液壓支架的重要組成部分。其中絕大多數側推千斤頂、抬底千斤頂、底調千斤頂及部分雙伸縮立柱中的活柱往往需要打深孔， 并且需要打深孔的油缸占整套液壓支架所有油缸的一半左右。

      由于目前公司還沒有相應的深孔鉆設備， 需要打深孔的工件全部由外協單位加工， 而一根活塞桿打深孔的費用最低也在一百元以上， 對公司來說外協打深孔這一工序的成本太高。所以為降低工件加工費用，公司迫切需要數套深孔加工設備。

      目前市面上常見的數控深孔鉆床的價格普遍在20萬元以上，價格較高，而普通臥式車床改造的深孔鉆床費用要低很多。所以綜合考慮加工精度、維護費用等因素，對普通車床進行改造更符合公司的意愿。

      1 、總體改造方案

      該方案是將普通車床改成φ20 深孔鉆加工車床。需要打其他孔徑的深孔，可以在此基礎上更換部分零部件。改造前，綜合對比了山特維克可樂滿的BTA 深孔鉆及槍鉆的特點。BTA 深孔鉆雖有很高的加工精度，但鉆頭費用、改造成本較高， 并且只能加工φ15.6mm 以上的深孔。而槍鉆則有較大的加工孔徑范圍， 從φ0.98mm 到φ40.5mm，鉆孔深度可達直徑的100 倍以上，且有較高的表面質量、尺寸及形位精度。我公司需要打深孔的活塞桿或活柱深孔直徑有φ8、φ10、φ20、φ25.4mm 等， 所以槍鉆完全能滿足活塞桿打深孔的需要。

      考慮到改造成本及活塞桿深孔直線度要求不是太高，采用刀具旋轉的結構。將普通臥式車床改造為深孔鉆床需要以下設備：普通臥式車床，托座，旋轉夾具，變徑套，托架，槍鉆，高壓霧化冷卻系統。

      2、 普通臥式車床選型及改造

      我公司活塞桿常用的材質為27SiMn 和40Cr，調制硬度為HB240-280。綜合山特維克可樂滿428.9 槍鉆推薦的切削參數及外協單位加工深孔時選用的切削參數， 要改造的臥式車床應滿足：床身長度不小于2000mm，進給量fn 大于等于0.1mm/r，最高轉速n 不小于1000r/min。根據車床選定條件及公司現有車床選定要改造的臥式車床型號為CW6163B。

         
  
                          圖1 山特維克可樂滿428.9 槍鉆推薦的切削參數
   

                  表1 外協單位加工深孔時采用的切削參數

       CW6163B車床改造時應拆除中心架、尾座和縱向溜板。

       3 、 托座

      托座主要作用是：①引導槍鉆；②將排出的鐵屑及冷卻水霧排到車床下面的鐵屑箱里， 以免傷人； ③夾緊工件，并帶動工件完成進給運動。

      與托板連接的各件全部由螺釘及圓錐銷連接， 以保證重新安裝各件后仍保持原有位置。集屑箱上的導向孔為保證與槍鉆和主軸的同軸度， 應在托板各件安裝完成后在車床上自鏜。

                                               圖2 托座

         1.集屑箱；2.減震套；3.密封圈；4.O 型密封圈；5.鉆套；6.V 鐵；7.托板；8.活塞桿；9.距離套；10.壓板；11.螺母；12.螺柱；13.墊塊；14.導軌座；15.溜板箱

        4 、旋轉夾具
 

                           圖3 旋轉夾具
 

      旋轉夾具用于將軸扭矩傳遞給槍鉆， 同時將冷卻水霧導入槍鉆。

      5 、變徑套

                           圖4 變徑套

      變徑套用于連接主軸和旋轉夾具，并傳遞扭矩。

     6 、托架

     托架放在集屑箱前部， 用于減小槍鉆進入托座減震套之前產生的震動。為提高槍鉆與主軸的同軸度，應在托架各件安裝之前在車床上自鏜內孔，然后再裝入軸承套、軸承及減震套。為增加減震效果，可以根據槍鉆長度增加托架數量。

       
  
                                 圖5 托架

     1.螺釘；2.軸承套；3.擋圈；4.軸承；5.減震套；6.托架

      7 、槍鉆

     根據山特維克可樂滿的深孔鉆樣本， 選擇428.9-20000-1800-036 整體硬質合金鉆頭，036 號驅動器。

      8、 高壓霧化冷卻系統

     高壓霧化冷卻系統是一種冷卻刀具的比較特殊的裝置。加工過程中可以根據鉆削尺寸的不同，調整冷卻液壓力與流量， 冷卻液和高壓空氣在氣液混合閥內呈霧化狀態。霧化的冷卻液通過旋轉夾具和槍鉆上的冷卻液孔，被強制輸送至切削區域，以達到冷卻切削刃、潤滑導向部位的效果， 并將切屑強制帶出工作區域 。

      這一系統跟傳統的冷卻系統有較大區別： 通常的冷卻系統采用的冷卻液是切屑專用油、水或乳化液。機床采用這種冷卻方式需要有專用的冷卻液回收裝置， 并且機床必須有比較良好的密封性能， 否則會造成嚴重浪費， 導致加工成本過高并污染環境。而這種高壓霧化冷卻系統的冷卻介質主要是壓縮氣體， 消耗的冷卻液非常少。冷卻液在加工時會跟壓縮氣體充分混合，最大限度地保護刀具，而且排出的冷卻液不必回收，對機床的密封性沒有太高的要求。

                   圖6 高壓霧化冷卻系統
 

       9 、槍鉆的重磨

      槍鉆使用一段時間后，刃部會磨損，進而造成加工面質量下降，直線度降低，生產效率降低，機床負載加大，嚴重時會導致工件或設備損毀。所以，槍鉆必須定時重磨?；钊麠U加工深孔時，一般在每次重磨后，連續加工20 米左右時進行重磨 。

                                               圖7 槍鉆重磨時切削刃幾何參數

      10 、結語

      深孔鉆削在油缸加工過程中是一道必不可少的工序。槍鉆加工深孔因具有很高的加工效率、較高的表面質量、較高的尺寸精度及直線度，在煤炭機械行業和其他行業迅速發展。

      將其他機床改造成深孔鉆床用于生產具有加工質量較高，改造成本較低的優點，逐漸受到很多企業的青睞，也有力推動了深孔鉆削技術在我國各領域的發展。