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第12卷第4期 2004年8月 光學精密工程 Optics and Precision Engineering Vol. 12 No. 4 Au g. 2 004 文章編號1004-924X(2004)04-0228-03 深孔槍鉆組合機床設計中的幾個關鍵性問題 王少巖，劉華軍 (遼寧機電職業(yè)技術學院，遼寧丹東118002) 摘要:在深孔槍鉆組合機床的設計制造過程中，有很多技術性問題需不斷地探索和研究，根據(jù)作者對槍鉆機床的設計和 研制，總結(jié)出在設計和制造過程中應注意的幾個關鍵性問題，如果控制得好，就能夠保證深孔加工的質(zhì)量. 關健詞:槍鉆組合機床;導向裝里;切劉液 中圖分類號:TG52 文獻標識碼:A Several key problems in designing a combined ma ch in ef or d eep g un d rill WANG Shao-yan,LIU Hua-jun (Liaoning College of Machinery&Electricity Vocational Technology，Dandong 118002，China) Abstract:In designing and producing a combinated machine for the deep gun drill, many technical problemss houldb ec onstantlyc onsidereda nds tudied.S everalk eyp roblemsw hichs houldb ep aida ttention to design and produce the combinated machine for the deep gun drill are presented and discussed for improving the quality of the deep gun drill. Key words: combinated machine for the deep gun drill; guiding setting;cutting liquid 1 問題的提出 深孔 槍 鉆 組合機床(以下簡稱槍鉆機床)是 40年代出現(xiàn)的一種特殊組合機床，早期主要用于 加工汽車、軍事工業(yè)中一些零件的深孔(長徑比 L/D>5的孔)，現(xiàn)在也用于加工淺孔。槍鉆機床 用來加工深孔時，LID一般可達到100以上，最 大甚至可達到200，可一次加工出精度很高的深 孔，孔徑精度可達到IT7以上，粗糙度可達到Ra =1.6 ^-0.4 ，直線度可高達0.1/10 00。亦可一次 加工出精度很高的淺孔，取代傳統(tǒng)的鉆擴鉸加工 工藝，解決了鉆擴鉸工藝不能解決的難題。用槍 鉆組機床加工深孔，其所有工藝過程都由PLC來 實現(xiàn)自動控制，在自動生產(chǎn)線上得到廣泛應用。 鑒 于槍 鉆 機床的上述工藝特點，它在結(jié)構(gòu)設 計上與傳統(tǒng)的鉆幢類組合機床有很大區(qū)別，如刀 具、主軸箱結(jié)構(gòu)、排屑方式，切削液及潤滑方式等 均有不同的設計特點。下面主要就槍鉆機床各主 要部件設計的關鍵性問題加以探討。 收稿日期:2004-02-17;修訂日期:2004-04-15. 第4期王少巖，等:深孔槍鉆組合機床設計中的幾個關鍵性問題 2 幾個關鍵性問題 2.1 槍鉆刀具 槍鉆 刀 具 一般由三部分組成:刀柄、刀桿、刀 頭，如圖1所示。 A 為心劣召 A 兜冷萬Q 刀柄刀桿A 刀頭 切削液 圖1 槍鉆刀具的組成 Fig. 1 Composition of gun drill 刀桿 一 般 為鉻相鋼管，刀頭為硬質(zhì)合金，二者 焊接后在其外圓上制成A-A剖視圖中的“V”形 排屑槽，整個刀具是空心的，當槍鉆刀具開始鉆削 時，高壓切削液從刀具后端打人，經(jīng)其內(nèi)孔至刀 頭，切屑被切削液從排屑槽沖出。這里要解決一 個重要問題是:當?shù)额^離開導向套后，刀頭可起自 導向作用，防止發(fā)生偏斜，保證孔的直線度。為避 免損傷已加工孔的表面質(zhì)量，刀桿直徑通常比刀 頭直徑小0.1 D左右。因此，槍鉆刀具的結(jié)構(gòu)與 排屑方式等極具特殊性。 2.2 機床主軸箱結(jié)構(gòu) 槍 鉆機 床 的主軸箱結(jié)構(gòu)，一般采用精鏗頭的 結(jié)構(gòu)。由于槍鉆加工時刀具的進給量比較小，可 達到。.005 mm/r，因此槍鉆主軸對其軸向竄動要 求非常嚴格，應控制在0.00 3m m以內(nèi)，若軸向竄 動量過大，會導致進給量不均勻，從而影響加工精 度和損壞刀具。 槍鉆 主 軸 的轉(zhuǎn)速一般較高，因此主軸系統(tǒng)設 計應保證噪聲小，傳動平衡。為了達到這一目的， 一般采用楔形皮帶傳動，主軸等關鍵零件需要在 加工完畢后做動平衡檢驗。所以，在加工主軸時， 所有外圓均需磨削，以利于實現(xiàn)其動平衡，對主軸 的徑向跳動一般不做特殊要求。 槍 鉆 機 床切削加工時，由于切削力和進給量 都較小，對主軸剛性要求低于其他機床。主軸軸 承一般采用高精度向心推力球軸承，軸承內(nèi)圈與 主軸的配磨間隙一般為0. 005 mm左右，軸承外 圈與箱體內(nèi)孔的配研間隙一般為0. 005 mm左 右。 2.3 導向裝置 這 是槍 鉆 機床本身特需的一種導向裝置，它 可實現(xiàn)槍鉆刀具的準確切人與導向，切屑和切削 液的混合物在導向裝置中被引流到排屑系統(tǒng)中 去，并由導向裝置對切削區(qū)域飛濺的切削液進行 封閉處理和控制。 導套 的材 料、加工精度和與刀頭的配合間隙 是影響加工質(zhì)量的主要因素，它與刀頭的配合間 隙一般在0. 005~ 0. 012 mm之間，當間隙超過 0.02 m m時導套就應更換，所有導套一般都用硬 質(zhì)合金制作。 2.4 進給滑臺 由于 槍 鉆 加工時進給量很小，因此要求滑臺 運行平穩(wěn)且不允許爬行，這與主軸不允許軸向竄 動是同一道理。設計時必須選擇1 HJC系列高 精度機械滑臺(GB3668. 4-83)，該滑臺帶有調(diào)速 裝置(可根據(jù)實際情況調(diào)整槍鉆進給量)，采用滾 珠絲杠傳動，三導向，精度保持性好，導向約束穩(wěn) 定性及動態(tài)性能也很好。另外，在選用機械滑臺 時還要注意必須使寬度規(guī)格尺寸小，但行程要長。 槍鉆機床不能采用液壓滑臺。 2.5 切削液處理及供給系統(tǒng)[E1 槍鉆 加 工 時對切削液的要求非常高，切削液 必須有合適的壓力，足夠的流量和很高的過濾精 度，才能保證槍鉆加工冷卻和沖屑的順利實現(xiàn)。 尤其是槍鉆切削液的過濾精度，對刀具的耐用度、 內(nèi)孔的表面粗糙度、尺寸精度、液壓泵和閥的磨損 有很大影響。實踐表明，當切削液過濾精度為20 f.m時，刀具刃磨一次可鉆孔14個;在其他情況 不變的情況下，過濾精度為10 um時，刀具刃磨 一次可鉆54個孔，并且過濾精度對孔表面粗糙度 的影響更為明顯。簽于如此，槍鉆機床過濾系統(tǒng) 必須采用多級過濾，將切削液與切屑(多為細屑) 的混合物嚴格分離，提高槍鉆使用壽命和加工質(zhì) 量。槍鉆的排屑裝置多為自動磁性排屑裝置。槍 鉆切削液的處理與供給系統(tǒng)的循環(huán)，如圖2所示。 圖 2中 的 雙點劃線內(nèi)為槍鉆切削液處理與排 屑系統(tǒng)，其中精過濾需有堵塞發(fā)迅裝置報警，由 PLC控制切換，油溫控制柜使切削液的溫度控制 在550C以下，整個系統(tǒng)需有足夠的容量。 光學精密工程第12卷 ﹁凈外臀科11!︺ 切削液和少量切屑(臟切削液) 間 z h 粗 過濾目半精過濾 精過游 精過濾 差，產(chǎn)生的油霧防火性差，環(huán)保性差等，已難以適 應現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。而水基半合成切削液，是新 一代理想的機加潤滑冷卻介質(zhì)，兼有水性和油性 的雙重性能，具有極壓、潤滑、冷卻、防銹和清洗能 力，環(huán)保性好，有取代油基切削液趨勢。 油溫控制柜 統(tǒng)-一卜。 系二陽必舊滋 屑一 月n- L _ 」_ _ _ _ 導向裝置 萬真 槍鉆機床主軸后端3 結(jié)束語 圖2 Fig. 2 Cutting 切 削液處理與供給系統(tǒng) liquid processing and offering system 2.6 槍鉆切削液 槍鉆 切 削 液必須是專門配制的，它分為油基 和水基切削液[Ill。切削液質(zhì)量是槍鉆加工中重要 的控制環(huán)節(jié)。油基切削液以往用的比較多，但油 基切液目前暴露的缺點較多，如冷卻性差、清洗性 綜上 所 述 ，由于槍鉆機床結(jié)構(gòu)設計存在的諸 多關鍵性因素，因此它對設計、制造的要求也很 高。近10年來我國槍鉆機床制造技術取得了長 足的進步，同時也要求我們從事這一行業(yè)的技術 工作者要不斷地探索和研究，使槍鉆機床的設計 與制造技術能更上一層樓。 參考文獻: [1] 仁2] [3] 唐善洲.槍鉆加工中的水基切削液「J].制造技術與機床，2003,11;29-30. TANG S Z. Water cooling liquid used in gun drill machining[J]. Manufacturing Technology&Machine Tool， 2003，11:29-30. (in Chinese) 周新.槍鉆冷卻系統(tǒng)的改進[J].組合機床與自動化加工技術，2002,9;66-68. ZHOU X. The improving of colding system on gun drill[J]. Modular Machine Tool &Automatic Machining Technology， 2002,9:66-68. (in Chinese) 劉鋼.由小直徑深孔刀具的革新談創(chuàng)新設計〔J].中國機械工程，2001,12;35-40. LIU G.T hec reatingd esigno ns malld iameterd eepg und rillin novating[J].C hinaM echanicalE ngineering,20 01， 12:35-40. (in Chinese) 作者簡介:王少巖(1959-)，男，遼寧丹東人，遼寧機電職業(yè)技術學院機械工程系副教授。 __