深孔加工技術(shù)之槍鉆及應(yīng)用

發(fā)布時間:2025-09-08 文章來源:本站原創(chuàng) 閱讀量:12
 

深孔加工技術(shù)之槍鉆及應(yīng)用
2.1
槍鉆及應(yīng)用
槍鉆加工是一種比較古老的深孔加工工藝

,屬于典型的外排屑深孔加工方式
。最初用于加工槍管
,故名為槍鉆
。槍鉆是外排屑深孔鉆的代表,也是小直徑(φ10mm以下)深孔加工的常用方法
。采用槍鉆加工可以獲得較好的加工效果,槍鉆加工具有一次鉆削就獲得良好精度和表面粗糙度的特點

2.1.1
槍鉆的結(jié)構(gòu)
標(biāo)準(zhǔn)的槍鉆由高速鋼或硬質(zhì)合金制造
,頭部與鉆桿釬焊為一體(圖2.1),主要由頭部
、鉆桿和傳動部(柄部)三部分組成

當(dāng)槍鉆直徑大于6mm時,也可以采用鑲焊(圖2.2)和機夾硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)(圖2.3)

,切削齒
、導(dǎo)向塊和刀體采用鑲焊或機械連接方式。與釬焊槍鉆相比
,切削部分帶有分屑刃口設(shè)計
,切削力比釬焊槍鉆小,切屑處理規(guī)范且細(xì)小
,使得排屑更加穩(wěn)定流暢
。另外,帶有涂層的刀片和導(dǎo)向條能夠進(jìn)行高速切削
,這是傳統(tǒng)的釬焊槍鉆所無法實現(xiàn)的

1. 槍鉆頭部
槍鉆頭部是整個槍鉆的關(guān)鍵部分,其獨特科學(xué)的組合結(jié)構(gòu)在確保完成切削工作的同時還起到自導(dǎo)向的作用

。槍鉆頭部有兩個基本角度,可以根據(jù)被切削工件的材料及形式來選擇最恰當(dāng)?shù)慕M合
,以便更好地平衡切削力和斷屑
,并將切削力傳遞給導(dǎo)向塊,保證良好的直線度和同軸度
。槍鉆頭部有很小的倒錐度并且直徑較鉆桿略大
,可以保證鉆桿在切削孔內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)而不會摩擦孔內(nèi)壁的已加工表面。
槍鉆頭部端面有出油孔
,出油孔形狀和大小主要根據(jù)切削液流動特性和流量要求來確定
。常
見出油孔的形狀有單圓孔形、半月形和雙圓孔形三種
,如圖2.4所示
。其中雙圓孔形和半月形的出油孔截面積較大,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。
為了保證加工孔的精度
,槍鉆頭部有兩個導(dǎo)向塊
,與副切削刃帶形成三點定圓
,自身導(dǎo)向。
導(dǎo)向塊的形式隨槍鉆頭部結(jié)構(gòu)和直徑而異
,如圖2.5所示
。機夾結(jié)構(gòu)頭部采用機械夾固的方法將兩個塊狀導(dǎo)向塊夾持在刀體上(圖2.5(a))。鑲焊結(jié)構(gòu)頭部中將兩個條塊狀導(dǎo)向塊鑲焊在刀體上(圖2.5(b))
。整體結(jié)構(gòu)頭部中
,槍鉆直徑大的直接做成整體突出導(dǎo)向塊(圖2.5(c));槍鉆直徑小的可在圓柱面上磨出平面
,形成整體圓柱面導(dǎo)向塊(圖2.5(d))

2.鉆桿
槍鉆鉆桿必須有足夠的強度以便在較小的扭轉(zhuǎn)變形下提供切削所需的扭矩,同時刀桿也必須有足夠的韌性

,這樣才能吸收刀桿高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的振動
。一般用高強度合金鋼管壓制而成。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2.6所示。

通常

,D形鉆桿適用于Speedbit槍鉆
;U形鉆桿用于特殊結(jié)構(gòu)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;中心槽形鉆桿適用于銷式槍鉆
;麻花形鉆桿用于立式鉆削

鉆桿直徑必須略小于鉆頭直徑,但不宜過小
,否則切屑容易泄漏到V型槽外
,劃傷已加工面。
3. 柄部
柄部是將鉆頭和機床連接起來的部分
,鉆柄與機床的連接孔要求有一定的同軸度
,并且連接必須牢靠,以便有效地傳遞力和力矩
。槍鉆鉆柄的形式較多
,常見的柄部結(jié)構(gòu)見圖2.8。

2.1.2槍鉆的幾何參數(shù)
槍鉆切削部分要素如圖2.9所示

。有兩條主切削刃和一條副切削刃
,靠近鉆心的一條主切削刃稱為內(nèi)切削刃,另一條主切削刃稱為外切削刃
,其交點被稱為鉆尖

1.切削角度
槍鉆切削部分的幾何角度如圖2.10所示


1)前角和后角
槍鉆內(nèi)、外刃的前角yo一般均取0°
,這種平面型前刀面便于制造和重磨
。外刃后角通常磨成雙重后角,取o=8°~15°(切削鋼料為8°~12°
,硬度高時取小值
;鉆削鋁、鎂及其合金時為15°)
。外刃的第二后角磨成a2=15°~25°
,能防止切屑堆積,使切削液到達(dá)切削刃
。內(nèi)刃后角通常取=10°~15°
,由于接近鉆心,實際切削后角減小較多
,故應(yīng)取上限

副切削刃(亦稱圓柱刃)后角常取α=8°,并留有刃帶寬度ba
,一般取刃帶寬度bu0.4~0.6mm
,過窄易劃破油膜,過寬將增大摩擦力
,引起卡鉆

2)偏角及鉆尖位置
槍鉆內(nèi)、外刃的主偏角對切削刃的受力狀態(tài)
、刀尖強度
、斷屑和排屑情況都有很大的影響。標(biāo)注時
,習(xí)慣上不標(biāo)注主偏角,而是標(biāo)注余偏角
。外
、內(nèi)刃余偏角分別為,和w
。槍鉆內(nèi)
、外刃的余偏角分別被稱為內(nèi)角和外角。鉆尖至鉆頭軸線的距離稱為鉆尖偏心距e
。內(nèi)
、外角和鉆尖偏心距直接影響切削刃的受力狀態(tài),如圖2.11所示

圖2.11(a)中外刃大于內(nèi)刃

,外刃徑向力過大
,將使作用于導(dǎo)向塊的擠壓力增大,摩擦增大
,已加工表面惡化
,熱量增加。
圖2.11(b)中外刃小于內(nèi)刃
,內(nèi)刃徑向力過大
,將使合力作用于副刀刃上,引起較大的直線度誤差
,使孔徑尺寸超差
、表面粗糙度增加、切削刀刃帶過早磨損等

最好的情況是內(nèi)
、外刃徑向力相等或者外刃徑向力稍大于內(nèi)刃徑向力,如圖2.11(c)所示
,使合力作用于導(dǎo)向塊上
,防止鉆頭走偏。通常取e=do/4
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?紤]內(nèi)刃切削速度較低,鉆心部分切削情況比較復(fù)雜
,要保證外刃徑向力等于或稍大于內(nèi)刃徑向力
,必須使w>r。加工一般材料時
,取e=do/4
,r=30°~40°,yt=20°~25°
,軟材料取小值
。用槍鉆加工重疊鋼板時,為防止卡鉆
,要求內(nèi)刃產(chǎn)生的錐體很小
,這時,取=30°~45°
,r=2°~10°
,e=do/6。
3)槽形角
槽形角θ是指搶鉆排屑V型槽的角度
,如圖2.10所示
。槽形角0=110°~130較為合適。槽形角過小,排屑空間小
,不利于排屑:槽形角過大
,鉆桿剛性減弱。一般取0=110°
,這時鉆桿的扭轉(zhuǎn)剛度為軋制前圓形鋼管的35%

2.其他幾何參數(shù)
1)零位芯柱
槍鉆的主切削刃要通過鉆頭中心或略低于鉆頭中心,不能高于中心
,避免崩刃
。由于內(nèi)刃低于中心五值,切削時形成了柱形芯棒
,這個芯棒被稱為零位芯柱
,如圖2.12所示。芯棒的形成一方面可以減少軸向力
,另一方面減小了孔軸心線的偏移
,給槍鉆以附加的導(dǎo)向,對鉆削是有利的
。芯棒直徑不宜過大
,以便于自動折斷同切屑一起排出。通常取零位芯柱直徑d=2h=(0.03~0.05)do
,一般不大于0.4mm
。 r”
為了避免芯棒與鉆頭體之間的摩擦,內(nèi)刃一般少量超過鉆頭中心
,超過的值用b
。表示,b
。值必須大于芯棒半徑值
,一般取be=(1~1.5)d。

2)切削部分倒錐值
同其他鉆頭一樣

,槍鉆切削部分也需要刃磨倒錐
,即鉆頭切削部分的直徑從頭部向尾部逐漸減少。其主要作用是減少鉆頭與工件孔壁間的摩擦和防止鉆頭導(dǎo)向塊和切削刃表面的損壞

倒錐值的大小直接影響槍鉆的耐用度和使用壽命
。倒錐值的確定原則是:既要考慮被加工零件的精度要求,又要盡量延長槍鉆的使用壽命
。槍鉆切削部分長度與孔精度和倒錐角之間的關(guān)系為
1
、=(dmax-dmin)/(2tana)
(2.4)式中
,1為槍鉆切削部分長度
,mm;dmax為最大孔徑,mm
;dmin為最小孔徑

mm;α為倒錐角
,(°)
。標(biāo)準(zhǔn)槍鉆一般按每100mm的長度上直徑的減少量來標(biāo)注,這個減少量K可以按式(2.5)計算
,即(2.5)K=0.02do
3)導(dǎo)向塊滯后量
為了防止導(dǎo)向塊前端先于刀刃參加切削
,要求導(dǎo)向塊前端必須沿軸向滯后外刃尖一定距離,該值即稱為導(dǎo)向塊滯后量
。滯后量切削不穩(wěn)定
。通常滯后量取0.5~1.2mm,或取(2~4)f
,f為進(jìn)給量

2.1.3
槍鉆的使用
要想使槍鉆鉆削深孔時達(dá)到滿意的效果,必須合理選擇切削用量

、刀具幾何參數(shù)
、刀具材料和冷卻液,這樣才能獲得優(yōu)異的加工性能
,得到滿意的加工質(zhì)量

1. 切削用量的選擇
切削用量的選擇與切削過程及切屑的形成有關(guān),同時也與被加工零件材料
、精度要求和機床特性有關(guān)

1)切削速度
切削速度主要取決于刀具材料,受鉆頭耐用度和機床轉(zhuǎn)數(shù)的限制
。高速鋼槍鉆一般取切削速度v=35~70m/min
;硬質(zhì)合金槍鉆切削速度可參考表2.1選取。