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第12卷第4期 2004年8月 光學(xué)精密工程 Optics and Precision Engineering Vol. 12 No. 4 Au g. 2 004 文章編號(hào)1004-924X(2004)04-0228-03 深孔槍鉆組合機(jī)床設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題 王少巖，劉華軍 (遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧丹東118002) 摘要:在深孔槍鉆組合機(jī)床的設(shè)計(jì)制造過(guò)程中，有很多技術(shù)性問(wèn)題需不斷地探索和研究，根據(jù)作者對(duì)槍鉆機(jī)床的設(shè)計(jì)和 研制，總結(jié)出在設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中應(yīng)注意的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題，如果控制得好，就能夠保證深孔加工的質(zhì)量. 關(guān)健詞:槍鉆組合機(jī)床;導(dǎo)向裝里;切劉液 中圖分類(lèi)號(hào):TG52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(wèn)題的提出 深孔 槍 鉆 組合機(jī)床(以下簡(jiǎn)稱(chēng)槍鉆機(jī)床)是 40年代出現(xiàn)的一種特殊組合機(jī)床，早期主要用于 加工汽車(chē)、軍事工業(yè)中一些零件的深孔(長(zhǎng)徑比 L/D>5的孔)，現(xiàn)在也用于加工淺孔。槍鉆機(jī)床 用來(lái)加工深孔時(shí)，LID一般可達(dá)到100以上，最 大甚至可達(dá)到200，可一次加工出精度很高的深 孔，孔徑精度可達(dá)到IT7以上，粗糙度可達(dá)到Ra =1.6 ^-0.4 ，直線度可高達(dá)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(kuò)鉸加工 工藝，解決了鉆擴(kuò)鉸工藝不能解決的難題。用槍 鉆組機(jī)床加工深孔，其所有工藝過(guò)程都由PLC來(lái) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，在自動(dòng)生產(chǎn)線上得到廣泛應(yīng)用。 鑒 于槍 鉆 機(jī)床的上述工藝特點(diǎn)，它在結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)上與傳統(tǒng)的鉆幢類(lèi)組合機(jī)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(rùn)滑方式等 均有不同的設(shè)計(jì)特點(diǎn)。下面主要就槍鉆機(jī)床各主 要部件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵性問(wèn)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(jī)床設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)題 2 幾個(gè)關(guān)鍵性問(wèn)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(wàn)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(gè)刀具是空心的，當(dāng)槍鉆刀具開(kāi)始鉆削 時(shí)，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(gè)重要問(wèn)題是:當(dāng)?shù)额^離開(kāi)導(dǎo)向套后，刀頭可起自 導(dǎo)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(jī)床主軸箱結(jié)構(gòu) 槍 鉆機(jī) 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(shí)刀具的進(jìn)給量比較小，可 達(dá)到。.005 mm/r，因此槍鉆主軸對(duì)其軸向竄動(dòng)要 求非常嚴(yán)格，應(yīng)控制在0.00 3m m以?xún)?nèi)，若軸向竄 動(dòng)量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致進(jìn)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(shè) 計(jì)應(yīng)保證噪聲小，傳動(dòng)平衡。為了達(dá)到這一目的， 一般采用楔形皮帶傳動(dòng)，主軸等關(guān)鍵零件需要在 加工完畢后做動(dòng)平衡檢驗(yàn)。所以，在加工主軸時(shí)， 所有外圓均需磨削，以利于實(shí)現(xiàn)其動(dòng)平衡，對(duì)主軸 的徑向跳動(dòng)一般不做特殊要求。 槍 鉆 機(jī) 床切削加工時(shí)，由于切削力和進(jìn)給量 都較小，對(duì)主軸剛性要求低于其他機(jī)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(dǎo)向裝置 這 是槍 鉆 機(jī)床本身特需的一種導(dǎo)向裝置，它 可實(shí)現(xiàn)槍鉆刀具的準(zhǔn)確切人與導(dǎo)向，切屑和切削 液的混合物在導(dǎo)向裝置中被引流到排屑系統(tǒng)中 去，并由導(dǎo)向裝置對(duì)切削區(qū)域飛濺的切削液進(jìn)行 封閉處理和控制。 導(dǎo)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(dāng)間隙超過(guò) 0.02 m m時(shí)導(dǎo)套就應(yīng)更換，所有導(dǎo)套一般都用硬 質(zhì)合金制作。 2.4 進(jìn)給滑臺(tái) 由于 槍 鉆 加工時(shí)進(jìn)給量很小，因此要求滑臺(tái) 運(yùn)行平穩(wěn)且不允許爬行，這與主軸不允許軸向竄 動(dòng)是同一道理。設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇1 HJC系列高 精度機(jī)械滑臺(tái)(GB3668. 4-83)，該滑臺(tái)帶有調(diào)速 裝置(可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整槍鉆進(jìn)給量)，采用滾 珠絲杠傳動(dòng)，三導(dǎo)向，精度保持性好，導(dǎo)向約束穩(wěn) 定性及動(dòng)態(tài)性能也很好。另外，在選用機(jī)械滑臺(tái) 時(shí)還要注意必須使寬度規(guī)格尺寸小，但行程要長(zhǎng)。 槍鉆機(jī)床不能采用液壓滑臺(tái)。 2.5 切削液處理及供給系統(tǒng)[E1 槍鉆 加 工 時(shí)對(duì)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(guò)濾精 度，才能保證槍鉆加工冷卻和沖屑的順利實(shí)現(xiàn)。 尤其是槍鉆切削液的過(guò)濾精度，對(duì)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(shí)踐表明，當(dāng)切削液過(guò)濾精度為20 f.m時(shí)，刀具刃磨一次可鉆孔14個(gè);在其他情況 不變的情況下，過(guò)濾精度為10 um時(shí)，刀具刃磨 一次可鉆54個(gè)孔，并且過(guò)濾精度對(duì)孔表面粗糙度 的影響更為明顯。簽于如此，槍鉆機(jī)床過(guò)濾系統(tǒng) 必須采用多級(jí)過(guò)濾，將切削液與切屑(多為細(xì)屑) 的混合物嚴(yán)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(dòng)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(diǎn)劃線內(nèi)為槍鉆切削液處理與排 屑系統(tǒng)，其中精過(guò)濾需有堵塞發(fā)迅裝置報(bào)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(gè)系統(tǒng)需有足夠的容量。 光學(xué)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(guò)濾目半精過(guò)濾 精過(guò)游 精過(guò)濾 差，產(chǎn)生的油霧防火性差，環(huán)保性差等，已難以適 應(yīng)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(jī)加潤(rùn)滑冷卻介質(zhì)，兼有水性和油性 的雙重性能，具有極壓、潤(rùn)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(shì)。 油溫控制柜 統(tǒng)-一卜。 系二陽(yáng)必舊滋 屑一 月n- L _ 」_ _ _ _ 導(dǎo)向裝置 萬(wàn)真 槍鉆機(jī)床主軸后端3 結(jié)束語(yǔ) 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(zhuān)門(mén)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(diǎn)較多，如冷卻性差、清洗性 綜上 所 述 ，由于槍鉆機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的諸 多關(guān)鍵性因素，因此它對(duì)設(shè)計(jì)、制造的要求也很 高。近10年來(lái)我國(guó)槍鉆機(jī)床制造技術(shù)取得了長(zhǎng) 足的進(jìn)步，同時(shí)也要求我們從事這一行業(yè)的技術(shù) 工作者要不斷地探索和研究，使槍鉆機(jī)床的設(shè)計(jì) 與制造技術(shù)能更上一層樓。 參考文獻(xiàn): [1] 仁2] [3] 唐善洲.槍鉆加工中的水基切削液「J].制造技術(shù)與機(jī)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(jìn)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，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(shè)計(jì)〔J].中國(guó)機(jī)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(jiǎn)介:王少巖(1959-)，男，遼寧丹東人，遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程系副教授。 __