漆志平，王榮芳

（中航工業(yè)飛行自動(dòng)控制研究所，陜西 西安 710065）

槍鉆是一種外排屑深孔鉆，因其最早應(yīng)用于加工槍管，故而得名。槍鉆具有單次退刀完成深孔的加工，并能獲得良好精度和表面粗糙度的特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于精密深孔和一些特殊孔加工。隨著近幾年來(lái)的發(fā)展，槍鉆不僅適用于加工通孔，還可以加工盲、階梯孔、斜孔、半圓孔、斷續(xù)孔和疊層板孔等。

1 槍鉆在數(shù)控加工中心上使用必要性

隨著我國(guó)裝備制造業(yè)整體水平的提升，數(shù)控設(shè)備在加工效率及加工精度等方面，得到大家的一致認(rèn)可，并得到廣泛推廣應(yīng)用，部分制造業(yè)廠家的數(shù)控設(shè)備占有率甚至達(dá)到90%。充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床自身的特點(diǎn)，有效提高機(jī)床的加工效率，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益，是我們孜孜不倦去追求的一個(gè)方向。

在機(jī)械加工中，孔加工占機(jī)械加工的比例30%以上，特別是汽車與航空等行業(yè)更加廣泛，因而價(jià)格便宜和加工效率高的槍鉆，是孔類加工刀具的一個(gè)很好的選擇。

1.1 槍鉆結(jié)構(gòu)及分類

槍鉆是由頭部1、鉆桿2和傳動(dòng)部3（柄部）這3部分組成，如圖1所示。

圖1 槍鉆結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

根據(jù)槍鉆頭部結(jié)構(gòu)不同，可分為單刃槍鉆和雙刃槍鉆，其中單刃槍鉆根據(jù)其使用的材質(zhì)不同，又分為：硬質(zhì)合金頭部、整體硬質(zhì)合金和帶刀片這3種。

槍鉆制造廠家有德國(guó)鈷領(lǐng)、陜西關(guān)中工具廠、北京哈曼等工具廠。

其中，

整體硬質(zhì)合金單刃槍鉆，幾乎適合加工所有的材料，其直徑從Φ（1.0～8.0）mm，槽長(zhǎng)最長(zhǎng)為300 mm；

合金頭部單刃槍鉆，幾乎適合加工所有材料，其直徑從Φ（2.0～40.0）mm，總長(zhǎng)最長(zhǎng)為3 000 mm；

合金雙刃槍鉆，適合加工鑄鐵、鋁和短屑有色金屬，其直徑從Φ（6.0～27.0）mm，最大總長(zhǎng)為1000mm；

帶刀片的單刃槍鉆，適合絕加工大部分材料，直徑從Φ（16.0～40.0）mm，總長(zhǎng)最大可達(dá)3 000 mm。

1.2 鉆頭主要結(jié)構(gòu)及作用

鉆頭切削作用，主要分別由外切削角α和內(nèi)切削角β完成。兩個(gè)角在鉆尖P處相遇（如圖2），由這兩個(gè)刃口所形成的頭端夾角，可以按照工件材料和所加工孔的技術(shù)要求，作適當(dāng)?shù)淖兓?，以便得到便于排出的最佳切屑形狀。切削刃上的主后角，隨工件的材料不同而定，一般為8°～15°。

圖2 鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

鉆頭頭部有出油孔，出油孔的形狀和大小，主要根據(jù)切削液流動(dòng)特征和流量的要求來(lái)確定。常用的形狀有單圓孔形、半月形、八字形及雙圓孔形4種，如圖3所示。

圖3 槍鉆鉆頭油路口形狀

其中雙圓孔形及八字形的出油孔截面積為最大，常用于大直徑槍鉆或雙刃槍鉆；小直徑槍鉆或單刃槍鉆，常用單圓孔及半月形截面形狀。

1.3 槍鉆鉆桿結(jié)構(gòu)及用途

鉆桿一般用高強(qiáng)度合金鋼管壓制成，根據(jù)鉆孔的深淺和鉆頭的結(jié)構(gòu)，可選用不同形式的鉆桿，如圖4所示。

圖4 槍鉆鉆桿的類型

D形鉆桿適用于Speed bit槍鉆；中心槽形鉆桿適用于銷式槍鉆；V形鉆桿和圓形鉆桿適用于普通（標(biāo)準(zhǔn)）槍鉆；V形鉆桿用于鉆深一些的孔；圓形鉆桿用于鉆淺孔；麻花形鉆桿用于立式鉆削。

鉆桿是用軋制或錘打而成，最普通的溝槽形狀是V形，它和鉆頭頭部的溝槽相銜接。鉆桿直徑必須略小于鉆頭直徑，但不宜過(guò)小，否則切屑容易泄漏到V形槽外，劃傷已加工面。通常鉆桿直徑d1（mm）計(jì)算公式為

式中，d0為鉆頭直徑。

鉆桿壁厚t計(jì)算公式為

1.4 傳動(dòng)器

傳動(dòng)器都是安裝在鉆桿的后端，將刀具和機(jī)床連接起來(lái)的部分，其連接必須牢靠，以便有效地傳遞力和力矩。傳動(dòng)器的直徑，必須能將鉆桿合適地錫焊在內(nèi)，而且必須足夠大，以便不致因?yàn)閿Q上止動(dòng)螺釘而變形。

2 使用時(shí)注意的問(wèn)題及切削參數(shù)選擇

2.1 內(nèi)冷要求

原則上超過(guò)20倍徑的小于直徑5 mm的內(nèi)冷壓力，須大于等于8 bar，實(shí)際上須大于至少6 bar，否則須降低進(jìn)給，滿足不了會(huì)把刀折斷。

2.2 夾持要求

原則上須要求用液壓刀柄，強(qiáng)力刀柄也可以，刀尖跳動(dòng)須保持在0.02 mm左右。

2.3 底孔要求

槍鉆底孔尺寸，應(yīng)大于等于槍鉆本身0.02～0.05 mm，深度大于3倍徑即可。

2.4 可加工孔深

式中，l為有效加工孔深，L為槽形總長(zhǎng)。

2.5 加工時(shí)注意事項(xiàng)

槍鉆低轉(zhuǎn)速快進(jìn)給地進(jìn)入到引導(dǎo)孔內(nèi)，一般n=200 r/min，F(xiàn)=100 mm/min，進(jìn)入到引導(dǎo)孔深度2/3后，打開冷卻液，同時(shí)提高切削速度至正常值，繼續(xù)一次性加工到預(yù)定深度。

當(dāng)長(zhǎng)徑比加大時(shí)，適當(dāng)降低切削參數(shù)為正常的75%，當(dāng)加工到深度約25 mm后，按正常切削參數(shù)加工。

加工到要求的深度后，關(guān)閉冷卻液，低轉(zhuǎn)速（不超過(guò)n=100 r/min）并快速退出槍鉆至孔口。

2.6 基本加工參數(shù)計(jì)算方法

整體硬質(zhì)合金單刃槍鉆，在加工不同材料的工件時(shí)，相對(duì)應(yīng)的線速度關(guān)系如圖5所示。

圖5 整體合金單刃槍鉆線速度選擇圖

整體硬質(zhì)合金單刃槍鉆的刀具直徑，與每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度f(wàn)之間的關(guān)系，如下圖6所示（圖6中直線顏色與圖5中的顏色相對(duì)應(yīng)）。

圖6 整體合金單刃槍鉆每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度選擇圖

由圖5和圖6就可以分別計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速n。

式中，

n為主軸轉(zhuǎn)速；

Vc為線速度；

D為槍鉆直徑。

主軸進(jìn)給速度F

式中，

F為主軸進(jìn)給速度；

n為主軸轉(zhuǎn)速；

f為每轉(zhuǎn)進(jìn)給速度。

3 槍鉆在數(shù)控加工中心上的應(yīng)用

被加工材料為不銹鋼，加工的孔徑為Φ 2.9 mm，孔深為136 mm，長(zhǎng)徑比達(dá)到46。

原加工方案是，數(shù)控加工中心點(diǎn)初孔，由鉗工再引深到要求尺寸，單孔鉗工加工時(shí)間在2 h左右。

改用槍鉆后，使用的槍鉆為德國(guó)鈷領(lǐng)整體硬質(zhì)合金槍鉆，依照?qǐng)D6，計(jì)算出推薦的轉(zhuǎn)速n為3 300～5 400 r/min，主軸進(jìn)給速度推薦F為23～37 mm/min。

第一次試加工時(shí)，n=3 300 r/min，F(xiàn)=23 mm/min，內(nèi)冷壓力為6 Bar。加工時(shí)，聲音比較大，鐵屑成絲狀，表面品質(zhì)量存在劃痕。經(jīng)過(guò)分析，可能是斷屑不好。

改變切削參數(shù)為n=3 800 r/min，F(xiàn)=25 mm/min，內(nèi)冷壓力為7.5 Bar。加工時(shí)，聲音比較小，吃刀平穩(wěn)，鐵屑成片狀隨冷卻液飛出來(lái)，表面品質(zhì)較好，沒(méi)有劃痕，加工時(shí)間為7min，加工效率大幅提高。

4 結(jié)束語(yǔ)

在具備條件的加工中心上使用槍鉆，能有效保證深孔的加工精度及表面粗糙度；選用合適鉆頭幾何形狀及材料，可以在加工深孔時(shí)，大大提高主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)刀速率；同時(shí)由于排屑更加順暢，頭部冷卻更充分，延長(zhǎng)了刀具壽命，從而使深孔加工取得較高的加工效率，同時(shí)還能獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]王世清，朱 林，等.深孔加工技術(shù)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[2]德國(guó)鈷領(lǐng)公司.參考手冊(cè)[M].德國(guó)鈷領(lǐng)公司,2009.