深孔加工技術(shù)之槍鉆及應用
發(fā)布時間：2025-09-08 文章來源：本站原創(chuàng) 閱讀量：20
深孔加工技術(shù)之槍鉆及應用
2.1
槍鉆及應用
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)
標準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)范且細小，使得排屑更加穩(wěn)定流暢。另外，帶有涂層的刀片和導向條能夠進行高速切削，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，其獨特科學的組合結(jié)構(gòu)在確保完成切削工作的同時還起到自導向的作用。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?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，槍鉆頭部有兩個導向塊，與副切削刃帶形成三點定圓，自身導向。
導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（標準）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。標注時，習慣上不標注主偏角，而是標注余偏角。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，使合力作用于導向塊上，防止鉆頭走偏。通常取e=do/4?？紤]內(nèi)刃切削速度較低，鉆心部分切削情況比較復雜，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，(°)。標準槍鉆一般按每100mm的長度上直徑的減少量來標注，這個減少量K可以按式(2.5)計算，即(2.5)K=0.02do
3)導向塊滯后量
為了防止導向塊前端先于刀刃參加切削，要求導向塊前端必須沿軸向滯后外刃尖一定距離，該值即稱為導向塊滯后量。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為進給量。
2.1.3
槍鉆的使用
要想使槍鉆鉆削深孔時達到滿意的效果，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。