槍鉆在復合設備中的應用
2018-1-2 來源：沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司 作者：姜 瑩 崔 騰 司軍平
摘 要：隨著制造理念和生產過程的巨變，復合加工技術應運而生。槍鉆作為一種深孔鉆，在復合加工設備的應用中受到了越來越多的重視。本文介紹了槍鉆的結構、加工優勢和加工要點，闡述了深孔加工系統的基本要求，并在此基礎之上，對槍鉆在復合加工設備深孔加工中應用的相關問題進行初步的探討。
關鍵詞：槍鉆；復合設備；深孔加工；高壓冷卻；優勢
0.引言
當今，制造理念發生了巨變，復合加工技術應運而生。復合機床的使用可以大幅度提高生產效率，保證零件的加工質量。在各種復合加工作業中，深孔加工占據了很大的比例。槍鉆作為一種深孔鉆，在復合加工設備的應用中受到了越來越多的重視。
1.槍鉆結構簡述
槍鉆是一種外排屑深孔鉆，具有單切削刃和導向功能，能實現連續自動排屑和自動冷卻潤滑，由于最早被用于軍工行業槍管加工過程，所以被稱為槍鉆。槍鉆由鉆頭、鉆桿、鉆柄3部分構成。槍鉆工作原理示意圖如圖1所示。
圖 1 槍鉆工作原理示意圖
2.槍鉆加工的優勢
（1）實現了分屑，提高排屑性能。槍鉆與普通雙刃鉆的一個重大區別在于，槍鉆的鉆尖偏置于直徑的一側，形成了單邊刃切削及內外刃分工。加工時兩支切削流在高壓切削液的推動下，由槍鉆外側排屑槽和零件側壁之間的通道排出，避免了堵屑引起的切削失效。
（2）實現了自我導向，可保證較高的位置和形狀精度。
由于槍鉆獨特的結構設計，使切削力始終作用于切削刃對側的已加工孔壁，使鉆頭的圓柱面和與其密切配合的已加工孔壁緊密貼合，對鉆頭起到定心和導向作用，避免了深孔的偏斜和彎曲。
（3）提高表面質量
槍鉆導向部的材料為硬質合金。在切削過程中，硬而光滑的導向部在切削力的作用下與已加工孔壁緊密貼合，并充滿潤滑冷卻液。形成了鉆頭導向部對已加工孔壁的擠壓和碾平，使孔壁的表面粗糙度值減小。
（4）加工效率高
普通麻花鉆在加工中必須反復地進退鉆頭以排出切屑，并對刀具進行冷卻潤滑，工效極低。槍鉆具有排屑通道和供油通道，可以連續進行加工而不用進行退刀排屑，減少了非切削時間。
（5）鉆頭壽命長
槍鉆本身具有良好的冷卻性能，輔以大量高壓高速冷卻液的配合，加工過程中產生的切削熱和切屑被迅速帶走，鉆頭的切削刃磨損較慢，從而延長了刀具的壽命。
3.深孔加工機床的選擇
對于深孔加工來說，能否連續無阻地排屑和自動冷卻潤滑，始終是決定成敗的首要問題。槍鉆具有排屑和供油通道，為實現連續自動排屑和自動冷卻潤滑提供了結構上的可能，但要從根本上消除堵屑發生的可能，必須對深孔加工機床提出更高的要求。
第一，機床的冷卻系統應提供足夠的油壓和流量。槍鉆只有在高壓、大流量切削液的支持下，才能具有足夠的動量來推動切屑排出。
第二，機床應具有強大的過濾功能。深孔刀具在全部加工過程中始終處于切削液的包圍之中，切削液循環交替使用。全部的切屑被切削液帶走，其中部分微粒進入油槽，再循環使用時進入高壓泵、閥和刀具與工件之間，造成供油系統、刀具、密封件磨損加快，并降低被加工表面質量。
第三，機床應配備大容量的油箱。深孔加工刀具在全封閉狀態下連續工作，切削液將大量的切削熱帶出至油槽。當切削液溫度超過50℃，冷 卻液也會迅速老化。所以，油箱在無附加冷卻措施的前提下，至少應儲存冷卻泵每分鐘最高排量的10倍。
4.切削液的選擇
眾所周知，切削液只有在高壓高速下的條件下，才能產生足以推動切屑迅速排出的動量，才能迅速帶走切削熱。低黏度的切削液能促進流速最大化，保證冷卻液的供應持續充分，才能滿足排屑的目的。
切削液的潤滑作用，對于保證導向條的擠光作用和降低切削刃的磨損至關重要。因此，槍鉆加工一般使用潤滑性較好的活性非水溶性的切削油，可保證其在高壓條件下形成油膜，避免干磨現象的產生。在切削油中添加活性硫，可以顯著地提高深孔精度和表面質量。
5.槍鉆加工要點
（1）槍鉆雖具備自導向功能，但并不能自動定心，需外部引導才能準確鉆入工件。當工件批量較大時，常采用導向套進行深孔加工。如果被加工工件批量較小，常采用在切入端加工出引導孔的辦法，作為鉆深孔時的引導。
（2）由于槍鉆頭部沿長度方向有倒錐，所以，鉆頭、鉆桿與鉆套之間有間隙存在，鉆桿在進給力的作用下，不可避免的會產生壓縮和彎曲，使鉆頭切入工件時發生傾斜。因此，槍鉆在剛切入工件時，應盡可能采用小的進給量。
（3）當槍鉆沒有進入到加工實體時，一般需要對鉆入的速度進行適當的控制，否則會由于離心力過大而導致槍鉆折斷。當槍鉆進入到導套或者是導孔之內，便可以逐漸提高轉速。當加工完成，將要離開加工實體時，需要再次將轉速降低。
（4）槍鉆的鉆桿懸臂長、剛性差，容易產生振動和讓刀。在加工深孔時，可以通過設置槍鉆導套等方法來保證其具有穩定的支撐力，使槍鉆穩定運行。
結語
綜上所述，只要選擇合適的刀具、加工步驟、合理的切削參數以及適當的冷卻系統配置，就完全可以在復合設備上完成深孔加工，取得了良好的技術、經濟效果。
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