04z253.pdf

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