摘要：傳統(tǒng)上小直徑深孔加工主要采用接長(zhǎng)麻花鉆怖糊，本文論述了應(yīng)用槍鉆在普通鏜床上加工深孔的方法纱扭。簡(jiǎn)述了槍鉆的工作原理衡怀、組成結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)棍矛，以普通鏜床深孔加工為對(duì)象，對(duì)槍鉆和接長(zhǎng)麻花鉆進(jìn)行了切削對(duì)比試驗(yàn),論述了槍鉆切削加工深孔的主要工裝抛杨、參數(shù)確定過(guò)程和加工效果茄靠，測(cè)量了各切削參數(shù).應(yīng)用實(shí)例表明：槍鉆具有加工精度高茂契、加工時(shí)間短、鉆頭壽命高慨绳、排屑好的特點(diǎn)掉冶，在“小直徑深孔加工”方面具有推廣價(jià)值。

0．引言

目前脐雪，帶有小直徑深孔的產(chǎn)品數(shù)量越來(lái)越多厌小，按傳統(tǒng)方法加工，只能采用接長(zhǎng)麻花鉆战秋，每加工大約1～2倍直徑的深度必須退刀排屑璧亚，不僅加工精度低、表面粗糙度差辟堡，加工效率低价岭、操作勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量難以保證触晃，而且很容易引起“堵屑”或折斷鉆頭冗吟，造成更大的加工困難，因此皂计，“大長(zhǎng)徑比小深孔加工”是困擾很多企業(yè)冷加工系統(tǒng)多年的難題演侍，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辉九，已成為迫在眉睫的課題色递。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)多年的難題祷书。

槍鉆因最早用于兵器工業(yè)加工槍管而得名粪趋，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)高效工具舔艾。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)商之一滋饲，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喊巍、加工精度好和刀具壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)屠缭，已廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、航天工業(yè)崭参、結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)呵曹、醫(yī)療器材工業(yè)、模具/刀具/冶金工業(yè)及油壓何暮、空壓工業(yè)等制造業(yè)領(lǐng)域奄喂。

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）海洼。槍鉆柄部被夾持在機(jī)床主軸上跨新，富腊，鉆頭通過(guò)導(dǎo)引孔或?qū)走M(jìn)入工件表面，進(jìn)入后域帐，鉆刃的獨(dú)特結(jié)構(gòu)起到自導(dǎo)向的作用赘被，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)切削部位赚朱，并將切屑從排屑槽帶出工件表面砍篇，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)量谁班。

1.1槍鉆的結(jié)構(gòu)

如圖2所示笛蛋，槍鉆由鉆刃、刀身诊乐、驅(qū)動(dòng)柄三部分組成绢拓。

（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)向的作用晰等， 可以通過(guò)一次貫穿得到一個(gè)高精度的深孔然怕。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合你朝，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域毡，保證良好的直線度和同軸度爪只。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)壁的切削表面考余，根據(jù)不同要求先嬉，刃部有單圓孔、腎型孔和雙圓孔的通道同刀身的油道連接楚堤，高壓的冷卻液可以通過(guò)此通道到達(dá)切削點(diǎn)疫蔓，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)肩部形式身冬，適用于碳鋼衅胀、不銹鋼、鎳合金及鋁等一般切削酥筝，工作時(shí)滚躯，刀具同被切削面的擠壓作用最小嘿歌；
R2 型：適用于鉸孔與非鐵金屬切削掸掏；
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)采用宙帝；
R4 型：高陸式支撐丧凤，尾部加高募闲，適用于交叉孔、盲孔晰奉、擴(kuò)孔的加工嘱庸；
R6型：高陸式支撐、尾部加高鉸刀式贡垃，同鉸刀組合描休，用于擴(kuò)孔加工，導(dǎo)向性好令久；

R9型：高陸式不連接支撐肩部, 更好的控制加工尺寸肥册。

（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型槽沧唧，高壓切削冷卻液經(jīng)驅(qū)動(dòng)柄严荷、刀身油孔到達(dá)刃部后從此V型槽排出孔外，并將切屑帶走叫砚，為保證切削的直線度和同軸度啼康，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铡涣，這樣才能吸收刀身高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的震動(dòng)凑逗。

（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)生破壞否淤，驅(qū)動(dòng)柄為圓柱形悄但，側(cè)面一般加工有兩個(gè)平面，供夾持套筒鎖緊整個(gè)鉆頭本體石抡。

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)檐嚣，它在加工過(guò)程中起到潤(rùn)滑、冷卻啰扛、排屑的作用嚎京。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)活塞泵隐解，通過(guò)雙路管線和高流量噴霧裝置加壓給切削液鞍帝，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)的熱量煞茫，冷卻膜眠、潤(rùn)滑槍鉆刀頭，并將切屑強(qiáng)制吹出工作物外溜嗜。

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)床宵膨，從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，改造既要有好的效果，又要利舊兔憨，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)上盛媚，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)比扶楣，最終選擇在一普通鏜床上安裝槍鉆系統(tǒng)撤忆。

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），睬毒；速比為1:3.81的主軸增速器1個(gè)矿钩。

表1 莫式錐柄夾持套筒

（2）試切對(duì)象，均為45#調(diào)質(zhì)鋼遣株，HB230～260的軸類零件蛀家。

（3）切削方式，采用工件固定革哄，刀具旋轉(zhuǎn)的方式馅溉。

（4）槍鉆支撐軸肩類型的選擇，根據(jù)試切對(duì)象的材質(zhì)庭叙，選擇了兩組不同長(zhǎng)度的Ｒ1型槍鉆：一組為φ10的鉆頭4支（分為300劲阎、600、900鸠真、1200mm 4級(jí)）悯仙；另一組為φ11的鉆頭3支（分為400、800吠卷、900锡垄、1200mm 3級(jí)）。

（5）鉆尖幾何參數(shù)的選擇撤嫩。槍鉆鉆削主要決定于外刃角φ外偎捎、內(nèi)刃角φ內(nèi)及鉆尖的偏心距蠢终。鉆尖角2φ[2φ=180°-（φ外+φ內(nèi)）]序攘，一般來(lái)說(shuō)較硬的材料需要用較小的鉆尖角，較軟的材料則需用較大的鉆尖角寻拂，無(wú)論鉆尖角度如何程奠，外刃角和內(nèi)刃角的選用必須保證鉆頭在切削時(shí)的徑向分力和主切削力能合理的作用在鉆頭的支撐區(qū)上，以便起到擠光孔表面的作用祭钉。切削刃的交點(diǎn)位置距離鉆頭中心一般為1/4直徑瞄沙。根據(jù)硬質(zhì)合金槍鉆受力平衡分析，要求外刃徑向切削力等于內(nèi)刃徑向切削力危晕，但實(shí)際加工過(guò)程中很難保證坟荤。為了避免鉆孔偏心，只有外刃徑向切削力大于內(nèi)刃徑向切削力，才能使徑向合力始終作用于待加工表面[3]挽沧。于是贷弧，一般用于加工鑄鐵和普通鋼材時(shí)取外刃角φ外=30、φ內(nèi)=20[2]糙官，如圖4所示窟潜。

（6）引導(dǎo)孔的加工，在兩種工件上分別預(yù)制一精度為φ10 鱼催、φ11 翅栖，深度分別為5mm、5.5mm的引導(dǎo)孔后见毒，分別加工了φ10×1165mm（300谅褪、600、900姑裂、1200mm 4級(jí)）馋袜、φ11×1150mm（400、800舶斧、1200mm 3級(jí)）的深孔欣鳖。

（7）切削液，采用用高“EP”的油基水溶性冷卻液茴厉，壓力6～8Bar泽台。

（8）切削參數(shù)，鉆頭完全入孔前矾缓，旋轉(zhuǎn)速度v=30m/min,進(jìn)給速度f(wàn)=0.02mm/r怀酷；鉆頭完全入孔后，旋轉(zhuǎn)速度v=45m/min,進(jìn)給速度f(wàn)=0.04mm/r 嗜闻。

（9）切削分級(jí)蜕依，為保證孔徑精度，須使鉆桿支撐距離與鉆桿直徑比不大于45[4]琉雳，鼓取每鉆削深度達(dá)直徑的30倍時(shí)為一級(jí)样眠，實(shí)際切削時(shí)，每級(jí)調(diào)整時(shí)間為1～3分鐘左右翠肘，每級(jí)切削時(shí)間6～10分鐘肩蹬。

試驗(yàn)十分成功，切削輕快档广、平穩(wěn)深酗，冷卻充分、切屑呈銀白色悄针、短螺旋卷曲（見(jiàn)圖5）汁恍，排出順利据值，效果良好。

隨著試切削的深入進(jìn)行窃征，逐步取得了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)某尘，并就檢測(cè)和記錄進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)照接長(zhǎng)麻花鉆钙阐，得如下參數(shù)對(duì)照表2厦鸠。

表2 麻花鉆、槍鉆加工孔的主要參數(shù)對(duì)照表

名 稱	麻花鉆	槍 鉆
表面粗糙度	極差	Ra0.04～3.2um
孔徑公差	極差	H8~H9
直線度	沒(méi)有	1/1000～2/1000
加工效率(例：45#鋼,Ф11×300)	3小時(shí)	5分鐘
加工高精度孔	鏜颁吭、鉸	一次成型
鉆頭壽命	10m	300m~500m
工作原理	低轉(zhuǎn)速塘坛、大進(jìn)給	高轉(zhuǎn)速、低扭距
排屑殃恒、冷卻方式	多次退刀排屑植旧、刷油冷卻	高壓乳化液直沖式排屑，冷卻
鉆頭折斷的處理	不易取出离唐，處理困難	容易取出病附，無(wú)需處理
切屑狀態(tài)	螺紋狀	螺紋短屑
后序加工處理	多	少
適應(yīng)加工孔徑范圍	較大	Φ2~Φ50

2.2槍鉆的應(yīng)用推廣

鑒于試切削的良好效果，就將深孔槍鉆進(jìn)行了實(shí)際推廣應(yīng)用亥鬓，通過(guò)對(duì)各類深孔零件的加工完沪，進(jìn)一步驗(yàn)證了其良好效果，大大地提高了生產(chǎn)效率∏陡辏現(xiàn)舉兩例覆积。

例1：一典型零件（見(jiàn)圖6），有16個(gè)Φ22通孔熟呛，長(zhǎng)度達(dá)到2550mm宽档。在沒(méi)有使用槍鉆前，類似的深孔加工將會(huì)耗費(fèi)機(jī)床25天的時(shí)間來(lái)完成庵朝，而且質(zhì)量往往得不到保證吗冤，現(xiàn)在采用槍鉆后僅用了250小時(shí)就高質(zhì)量的完成了工件上所有深孔的加工，取得了良好的應(yīng)用效果改阳。

例2：一工作輥軸承座沐虐，有Φ11、Φ25.2+0.1 0及Φ8的深孔贱供。其中Φ11的孔長(zhǎng)度達(dá)到1643mm评梁，該孔的加工在未使用槍鉆前粉怯，難度極高犁鹤，非常容易斷鉆頭，而且經(jīng)常鉆偏险朴，一次鉆成功率極低舞轧，更無(wú)法提及加工效率，而Φ25.2+0.1 0的深孔，深孔長(zhǎng)達(dá)1188.5mm羞菊，表面粗糙度要求Ra3.2贫巴，尺寸要求嚴(yán)、表面粗糙度要求高隐户，在未使用槍鉆前炕婶，需采用鉆、擴(kuò)莱预、鉸等工序柠掂，不僅費(fèi)時(shí)，而且最終尺寸精度和表面粗糙度均很難達(dá)到要求依沮。在采用槍鉆后涯贞，可以一鉆成型，特別是Φ25.2+0.1 0的深孔不需擴(kuò)危喉、鉸宋渔，不僅確保了深孔的加工質(zhì)量，而且效率得到大幅提高辜限。

2.3 槍鉆應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)操作所出現(xiàn)的一些問(wèn)題皇拣，我們?cè)诳偨Y(jié)的基礎(chǔ)上特別提出了如下注意事項(xiàng)：

（1）啟動(dòng)機(jī)床主軸前,鉆頭必須在導(dǎo)向孔內(nèi)。

（2）鉆孔前必須先通冷卻液薄嫡。

（3）加工時(shí)的切削參數(shù),一定要采用計(jì)算的參數(shù)审磁。

（4）深孔應(yīng)采用不同長(zhǎng)度的鉆頭(由短到長(zhǎng))分級(jí)鉆,不能一鉆到位(否則鉆桿懸在孔外太長(zhǎng),高速下會(huì)甩斷,造成安全事故)。

（5）在加工過(guò)程中,應(yīng)時(shí)刻注意鐵屑是否排出岂座，并觀察鐵屑是否正常來(lái)判斷鉆刃是否磨損态蒂。

（6）操作時(shí)嚴(yán)格遵循如下規(guī)則：手動(dòng)將鉆頭引入引導(dǎo)孔→打開(kāi)霧化噴嘴→啟動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)→開(kāi)始進(jìn)給；停止進(jìn)給→停止旋轉(zhuǎn)→停止噴霧→退出鉆頭拉诲。

3．結(jié)束語(yǔ)

槍鉆技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展是相當(dāng)緩慢的赤蚜，而在傳統(tǒng)制造企業(yè)的應(yīng)用就更加稀少。槍鉆在普通鏜床上的改造應(yīng)用解決了該傳統(tǒng)制造企業(yè)小直徑深孔加工難題威卑，極大地提高了生產(chǎn)效率屁爵，突破了一向影響生產(chǎn)質(zhì)量、阻礙生產(chǎn)進(jìn)度的瓶頸您凸，取得十分可喜的效果晚神，使得困擾企業(yè)多年的“大長(zhǎng)徑比小深孔加工”工藝難題迎刃而解，也有力地促進(jìn)了槍鉆技術(shù)在我國(guó)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用宠宗。

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第一作者：郭友晉鼻疮，工程師细诸，碩士研究生，四川大學(xué)陋守。

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