摘要：基于我公司活塞杆和部分活柱加工深孔需要，经过科学论证、设计及计算，将公司一台普通卧式车床改造成双伸缩立柱中活柱加工φ20 深孔的专用机床。使用该机床完成活柱深孔加工工序为公司节省了可观的加工费用。

  
       近年来，随着综采设备在煤炭开采行业中的普及，液压支架逐渐成为综采设备中不可或缺的组成部分。

      我公司主要产品为液压支架， 立柱及千斤顶是液压支架的重要组成部分。其中绝大多数侧推千斤顶、抬底千斤顶、底调千斤顶及部分双伸缩立柱中的活柱往往需要打深孔， 并且需要打深孔的油缸占整套液压支架所有油缸的一半左右。

      由于目前公司还没有相应的深孔钻设备， 需要打深孔的工件全部由外协单位加工， 而一根活塞杆打深孔的费用最低也在一百元以上， 对公司来说外协打深孔这一工序的成本太高。所以为降低工件加工费用，公司迫切需要数套深孔加工设备。

      目前市面上常见的数控深孔钻床的价格普遍在20万元以上，价格较高，而普通卧式车床改造的深孔钻床费用要低很多。所以综合考虑加工精度、维护费用等因素，对普通车床进行改造更符合公司的意愿。

      1 、总体改造方案

      该方案是将普通车床改成φ20 深孔钻加工车床。需要打其他孔径的深孔，可以在此基础上更换部分零部件。改造前，综合对比了山特维克可乐满的BTA 深孔钻及枪钻的特点。BTA 深孔钻虽有很高的加工精度，但钻头费用、改造成本较高， 并且只能加工φ15.6mm 以上的深孔。而枪钻则有较大的加工孔径范围， 从φ0.98mm 到φ40.5mm，钻孔深度可达直径的100 倍以上，且有较高的表面质量、尺寸及形位精度。我公司需要打深孔的活塞杆或活柱深孔直径有φ8、φ10、φ20、φ25.4mm 等， 所以枪钻完全能满足活塞杆打深孔的需要。

      考虑到改造成本及活塞杆深孔直线度要求不是太高，采用刀具旋转的结构。将普通卧式车床改造为深孔钻床需要以下设备：普通卧式车床，托座，旋转夹具，变径套，托架，枪钻，高压雾化冷却系统。

      2、 普通卧式车床选型及改造

      我公司活塞杆常用的材质为27SiMn 和40Cr，调制硬度为HB240-280。综合山特维克可乐满428.9 枪钻推荐的切削参数及外协单位加工深孔时选用的切削参数， 要改造的卧式车床应满足：床身长度不小于2000mm，进给量fn 大于等于0.1mm/r，最高转速n 不小于1000r/min。根据车床选定条件及公司现有车床选定要改造的卧式车床型号为CW6163B。

         
  
                          图1 山特维克可乐满428.9 枪钻推荐的切削参数
   

                  表1 外协单位加工深孔时采用的切削参数

       CW6163B车床改造时应拆除中心架、尾座和纵向溜板。

       3 、 托座

      托座主要作用是：①引导枪钻；②将排出的铁屑及冷却水雾排到车床下面的铁屑箱里， 以免伤人； ③夹紧工件，并带动工件完成进给运动。

      与托板连接的各件全部由螺钉及圆锥销连接， 以保证重新安装各件后仍保持原有位置。集屑箱上的导向孔为保证与枪钻和主轴的同轴度， 应在托板各件安装完成后在车床上自镗。

                                               图2 托座

         1.集屑箱；2.减震套；3.密封圈；4.O 型密封圈；5.钻套；6.V 铁；7.托板；8.活塞杆；9.距离套；10.压板；11.螺母；12.螺柱；13.垫块；14.导轨座；15.溜板箱

        4 、旋转夹具
 

                           图3 旋转夹具
 

      旋转夹具用于将轴扭矩传递给枪钻， 同时将冷却水雾导入枪钻。

      5 、变径套

                           图4 变径套

      变径套用于连接主轴和旋转夹具，并传递扭矩。

     6 、托架

     托架放在集屑箱前部， 用于减小枪钻进入托座减震套之前产生的震动。为提高枪钻与主轴的同轴度，应在托架各件安装之前在车床上自镗内孔，然后再装入轴承套、轴承及减震套。为增加减震效果，可以根据枪钻长度增加托架数量。

       
  
                                 图5 托架

     1.螺钉；2.轴承套；3.挡圈；4.轴承；5.减震套；6.托架

      7 、枪钻

     根据山特维克可乐满的深孔钻样本， 选择428.9-20000-1800-036 整体硬质合金钻头，036 号驱动器。

      8、 高压雾化冷却系统

     高压雾化冷却系统是一种冷却刀具的比较特殊的装置。加工过程中可以根据钻削尺寸的不同，调整冷却液压力与流量， 冷却液和高压空气在气液混合阀内呈雾化状态。雾化的冷却液通过旋转夹具和枪钻上的冷却液孔，被强制输送至切削区域，以达到冷却切削刃、润滑导向部位的效果， 并将切屑强制带出工作区域 。

      这一系统跟传统的冷却系统有较大区别： 通常的冷却系统采用的冷却液是切屑专用油、水或乳化液。机床采用这种冷却方式需要有专用的冷却液回收装置， 并且机床必须有比较良好的密封性能， 否则会造成严重浪费， 导致加工成本过高并污染环境。而这种高压雾化冷却系统的冷却介质主要是压缩气体， 消耗的冷却液非常少。冷却液在加工时会跟压缩气体充分混合，最大限度地保护刀具，而且排出的冷却液不必回收，对机床的密封性没有太高的要求。

                   图6 高压雾化冷却系统
 

       9 、枪钻的重磨

      枪钻使用一段时间后，刃部会磨损，进而造成加工面质量下降，直线度降低，生产效率降低，机床负载加大，严重时会导致工件或设备损毁。所以，枪钻必须定时重磨。活塞杆加工深孔时，一般在每次重磨后，连续加工20 米左右时进行重磨 。

                                               图7 枪钻重磨时切削刃几何参数

      10 、结语

      深孔钻削在油缸加工过程中是一道必不可少的工序。枪钻加工深孔因具有很高的加工效率、较高的表面质量、较高的尺寸精度及直线度，在煤炭机械行业和其他行业迅速发展。

      将其他机床改造成深孔钻床用于生产具有加工质量较高，改造成本较低的优点，逐渐受到很多企业的青睐，也有力推动了深孔钻削技术在我国各领域的发展。