893 鉆孔組合機床設計
893 鉆孔組合機床設計,鉆孔,組合,機床,設計
第12卷第4期2004年8月光學精密工程Optics and Precision EngineeringVol. 12 No. 4Au 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:ASeveral key problems in designing a combinedma ch in ef or d eep g un d rillWANG 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 technicalproblemss houldb ec onstantlyc onsidereda nds tudied.S everalk eyp roblemsw hichs houldb ep aida ttentionto design and produce the combinated machine for the deep gun drill are presented and discussedfor improving the quality of the deep gun drill.Key words: combinated machine for the deep gun drill; guiding setting;cutting liquid1 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，在自動生產線上得到廣泛應用。鑒 于槍 鉆 機床的上述工藝特點，它在結構設計上與傳統(tǒng)的鉆幢類組合機床有很大區(qū)別，如刀具、主軸箱結構、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，經其內孔至刀頭，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，槍鉆刀具的結構與排屑方式等極具特殊性。2.2 機床主軸箱結構槍 鉆機 床 的主軸箱結構，一般采用精鏗頭的結構。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，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)，該滑臺帶有調速裝置(可根據(jù)實際情況調整槍鉆進給量)，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20f.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，產生的油霧防火性差，環(huán)保性差等，已難以適應現(xiàn)代生產的要求。而水基半合成切削液，是新一代理想的機加潤滑冷卻介質，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 結束語圖2Fig. 2 Cutting切 削液處理與供給系統(tǒng)liquid processing and offering system2.6 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 ，由于槍鉆機床結構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。__
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