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第 1 2 卷第 4 期 2 0 0 4 年 8 月 光学 精密工程 O p t i c s a n d P r e c i s i o n E n g i n e e r i n g Vo l . 1 2 No . 4 A u g . 2 0 0 4 文章编号1 0 0 4 - 9 2 4 X ( 2 0 0 4 ) 0 4 - 0 2 2 8 - 0 3 深孔枪钻组合机床设计中的几个关键性问题 王少岩， 刘华军 ( 辽宁 机电 职业技术学院， 辽宁丹东1 1 8 0 0 2 ) 摘要: 在深孔枪钻组合机床的设计制造过程中， 有很多技术性问题需不断地探索和研究， 根据作者对枪钻机床的设计和 研制， 总结出在设计和制造过程中应注意的几个关键性问题， 如果控制得好， 就能够保证深孔加工的质量. 关健词: 枪钻组合机床; 导向装里; 切刘液 中图分类号: T G 5 2文献标识码: A S e v e r a l k e y p r o b l e ms i n d e s i g n i n g a c o mb i n e d ma c h i n e f o r d e e p g u n d r i l l WAN G S h a o - y a n , L I U Hu a - j u n ( L i a o n i n g C o l l e g e o f Ma c h i n e r y g u i d i n g s e t t i n g ; c u t t i n g l i q u i d 1 问题的提出 深孔枪钻组合机床( 以下简称枪钻机床) 是 4 0 年代出现的一种特殊组合机床， 早期主要用于 加工汽车、 军事工业中一些零件的深孔( 长径比 L / D 5 的孔) ， 现在也用于加工浅孔。枪钻机床 用来加工深孔时， L I D一般可达到 1 0 0以上， 最 大甚至可达到2 0 0 ， 可一次加工出精度很高的深 孔， 孔径精度可达到I T 7以上， 粗糙度可达到R a =1 . 6 - 0 . 4 ， 直线度可高达0 . 1 / 1 0 0 0 。亦可一次 加工出精度很高的浅孔， 取代传统的钻扩铰加工 工艺， 解决了钻扩铰工艺不能解决的难题。用枪 钻组机床加工深孔， 其所有工艺过程都由P L C来 实现自动控制， 在自动生产线上得到广泛应用。 鉴于枪钻机床的上述工艺特点， 它在结构设 计上与传统的钻幢类组合机床有很大区别， 如刀 具、 主轴箱结构、 排屑方式， 切削液及润滑方式等 均有不同的设计特点。下面主要就枪钻机床各主 要部件设计的关键性问题加以探讨。 收稿日期: 2 0 0 4 - 0 2 - 1 7 ; 修订日期: 2 0 0 4 - 0 4 - 1 5 . 第 4 期王少岩， 等: 深孔枪钻组合机床设计中的几个关键性问题 2 几个关键性问题 2 . 1 枪钻刀具 枪钻刀具一般由三部分组成: 刀柄、 刀杆、 刀 头， 如图 1 所示。 A为心劣召 A兜冷万Q 刀柄刀杆 A刀头 切削液 图1 枪钻刀具的组成 F i g . 1 C o m p o s i t i o n o f g u n d r i l l 刀杆一般为铬相钢管， 刀头为硬质合金， 二者 焊接后在其外圆上制成 A -A剖视图中的“ V ” 形 排屑槽， 整个刀具是空心的， 当枪钻刀具开始钻削 时， 高压切削液从刀具后端打人， 经其内孔至刀 头， 切屑被切削液从排屑槽冲出。这里要解决一 个重要问题是: 当刀头离开导向套后， 刀头可起自 导向作用， 防止发生偏斜， 保证孔的直线度。为避 免损伤已加工孔的表面质量， 刀杆直径通常比刀 头直径小0 . 1 D左右。因此， 枪钻刀具的结构与 排屑方式等极具特殊性。 2 . 2 机床主轴箱结构 枪钻机床的主轴箱结构， 一般采用精铿头的 结构。由于枪钻加工时刀具的进给量比较小， 可 达到。 . 0 0 5 m m / r ， 因此枪钻主轴对其轴向窜动要 求非常严格， 应控制在0 . 0 0 3 m m以内， 若轴向窜 动量过大， 会导致进给量不均匀， 从而影响加工精 度和损坏刀具。 枪钻主轴的转速一般较高， 因此主轴系统设 计应保证噪声小， 传动平衡。为了达到这一目的， 一般采用楔形皮带传动， 主轴等关键零件需要在 加工完毕后做动平衡检验。所以， 在加工主轴时， 所有外圆均需磨削， 以利于实现其动平衡， 对主轴 的径向跳动一般不做特殊要求。 枪钻机床切削加工时， 由于切削力和进给量 都较小， 对主轴刚性要求低于其他机床。主轴轴 承一般采用高精度向心推力球轴承， 轴承内圈与 主轴的配磨间隙一般为 0 . 0 0 5 m m左右， 轴承外 圈与箱体内孔的配研间隙一般为0 . 0 0 5 m m左 右。 2 . 3 导向装置 这是枪钻机床本身特需的一种导向装置， 它 可实现枪钻刀具的准确切人与导向， 切屑和切削 液的混合物在导向装置中被引流到排屑系统中 去， 并由导向装置对切削区域飞溅的切削液进行 封闭处理和控制。 导套的材料、 加工精度和与刀头的配合间隙 是影响加工质量的主要因素， 它与刀头的配合间 隙一般在 0 . 0 0 5 0 . 0 1 2 m m之间， 当间隙超过 0 . 0 2 m m时导套就应更换， 所有导套一般都用硬 质合金制作。 2 . 4 进给滑台 由于枪钻加工时进给量很小， 因此要求滑台 运行平稳且不允许爬行， 这与主轴不允许轴向窜 动是同一道理。设计时必须选择 1 H J C系列高 精度机械滑台( G B 3 6 6 8 . 4 - 8 3 ) ， 该滑台带有调速 装置( 可根据实际情况调整枪钻进给量) ， 采用滚 珠丝杠传动， 三导向， 精度保持性好， 导向约束稳 定性及动态性能也很好。另外， 在选用机械滑台 时还要注意必须使宽度规格尺寸小， 但行程要长。 枪钻机床不能采用液压滑台。 2 . 5 切削液处理及供给系统 E 1 枪钻加工时对切削液的要求非常高， 切削液 必须有合适的压力， 足够的流量和很高的过滤精 度， 才能保证枪钻加工冷却和冲屑的顺利实现。 尤其是枪钻切削液的过滤精度， 对刀具的耐用度、 内孔的表面粗糙度、 尺寸精度、 液压泵和阀的磨损 有很大影响。实践表明， 当切削液过滤精度为 2 0 f .m时， 刀具刃磨一次可钻孔1 4 个; 在其他情况 不变的情况下， 过滤精度为1 0 u m时， 刀具刃磨 一次可钻 5 4 个孔， 并且过滤精度对孔表面粗糙度 的影响更为明显。签于如此， 枪钻机床过滤系统 必须采用多级过滤， 将切削液与切屑( 多为细屑) 的混合物严格分离， 提高枪钻使用寿命和加工质 量。枪钻的排屑装置多为自动磁性排屑装置。枪 钻切削液的处理与供给系统的循环， 如图2 所示。 图2 中的双点划线内为枪钻切削液处理与排 屑系统， 其中精过滤需有堵塞发迅装置报警， 由 P L C控制切换， 油温控制柜使切削液的温度控制 在 5 5 0 C以下， 整个系统需有足够的容量。 光学精密工程第 1 2卷 净外臀科11! 切削液和少量切屑 ( 脏切削液) 间z h粗过滤目半精过滤 精过游 精过滤 差， 产生的油雾防火性差， 环保性差等， 已难以适 应现代生产的要求。而水基半合成切削液， 是新 一代理想的机加润滑冷却介质， 兼有水性和油性 的双重性能， 具有极压、 润滑、 冷却、 防锈和清洗能 力， 环保性好， 有取代油基切削液趋势。 油温控制柜 统-一卜。 系二阳必旧滋 屑一 月n- L_ 导向装置 万真 枪钻机床主轴后端 3 结束语 图 2 F i g . 2 C u t t i n g 切削液处理与供给系统 l i q u i d p r o c e s s i n g a n d o f f e r i n g s y s t e m 2 . 6 枪钻切削液 枪钻切削液必须是专门配制的， 它分为油基 和水基切削液I l l 。切削液质量是枪钻加工中重要 的控制环节。油基切削液以往用的比较多， 但油 基切液目 前暴露的缺点较多， 如冷却性差、 清洗性 综上所述， 由于枪钻机床结构设计存在的诸 多关键性因素， 因此它对设计、 制造的要求也很 高。近 1 0 年来我国枪钻机床制造技术取得了长 足的进步， 同时也要求我们从事这一行业的技术 工作者要不断地探索和研究， 使枪钻机床的设计 与制造技术能更上一层楼。 参考文献: 1 仁 2 3 唐善洲. 枪钻加工中的水基切削液 J .制造技术与机床， 2 0 0 3 , 1 1 ; 2 9 - 3 0 . T A N G S Z . Wa t e r c o o l i n g l i q u id u s e d in g u n d r i l l m a c h i n i n g J . M a n u f a c t u r i n g T e c h n o l o g y 6 6 - 6 8 . Z H O U X . T h e i m p r o v i n g o f c o l d i n g s y s t e m o n g u n d r i l l J . M o d u l a r M a c h i n e T o o l 3 5 - 4 0 . L I U G . T h e c r e a t i n g d e s i g n o n s m a l l d i a m e t e