枪钻在复合设备中的应用
2018-1-2 来源：沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司 作者：姜 莹 崔 腾 司军平
摘 要：随着制造理念和生产过程的巨变，复合加工技术应运而生。枪钻作为一种深孔钻，在复合加工设备的应用中受到了越来越多的重视。本文介绍了枪钻的结构、加工优势和加工要点，阐述了深孔加工系统的基本要求，并在此基础之上，对枪钻在复合加工设备深孔加工中应用的相关问题进行初步的探讨。
关键词：枪钻；复合设备；深孔加工；高压冷却；优势
0.引言
当今，制造理念发生了巨变，复合加工技术应运而生。复合机床的使用可以大幅度提高生产效率，保证零件的加工质量。在各种复合加工作业中，深孔加工占据了很大的比例。枪钻作为一种深孔钻，在复合加工设备的应用中受到了越来越多的重视。
1.枪钻结构简述
枪钻是一种外排屑深孔钻，具有单切削刃和导向功能，能实现连续自动排屑和自动冷却润滑，由于最早被用于军工行业枪管加工过程，所以被称为枪钻。枪钻由钻头、钻杆、钻柄3部分构成。枪钻工作原理示意图如图1所示。
图 1 枪钻工作原理示意图
2.枪钻加工的优势
（1）实现了分屑，提高排屑性能。枪钻与普通双刃钻的一个重大区别在于，枪钻的钻尖偏置于直径的一侧，形成了单边刃切削及内外刃分工。加工时两支切削流在高压切削液的推动下，由枪钻外侧排屑槽和零件侧壁之间的通道排出，避免了堵屑引起的切削失效。
（2）实现了自我导向，可保证较高的位置和形状精度。
由于枪钻独特的结构设计，使切削力始终作用于切削刃对侧的已加工孔壁，使钻头的圆柱面和与其密切配合的已加工孔壁紧密贴合，对钻头起到定心和导向作用，避免了深孔的偏斜和弯曲。
（3）提高表面质量
枪钻导向部的材料为硬质合金。在切削过程中，硬而光滑的导向部在切削力的作用下与已加工孔壁紧密贴合，并充满润滑冷却液。形成了钻头导向部对已加工孔壁的挤压和碾平，使孔壁的表面粗糙度值减小。
（4）加工效率高
普通麻花钻在加工中必须反复地进退钻头以排出切屑，并对刀具进行冷却润滑，工效极低。枪钻具有排屑通道和供油通道，可以连续进行加工而不用进行退刀排屑，减少了非切削时间。
（5）钻头寿命长
枪钻本身具有良好的冷却性能，辅以大量高压高速冷却液的配合，加工过程中产生的切削热和切屑被迅速带走，钻头的切削刃磨损较慢，从而延长了刀具的寿命。
3.深孔加工机床的选择
对于深孔加工来说，能否连续无阻地排屑和自动冷却润滑，始终是决定成败的首要问题。枪钻具有排屑和供油通道，为实现连续自动排屑和自动冷却润滑提供了结构上的可能，但要从根本上消除堵屑发生的可能，必须对深孔加工机床提出更高的要求。
第一，机床的冷却系统应提供足够的油压和流量。枪钻只有在高压、大流量切削液的支持下，才能具有足够的动量来推动切屑排出。
第二，机床应具有强大的过滤功能。深孔刀具在全部加工过程中始终处于切削液的包围之中，切削液循环交替使用。全部的切屑被切削液带走，其中部分微粒进入油槽，再循环使用时进入高压泵、阀和刀具与工件之间，造成供油系统、刀具、密封件磨损加快，并降低被加工表面质量。
第三，机床应配备大容量的油箱。深孔加工刀具在全封闭状态下连续工作，切削液将大量的切削热带出至油槽。当切削液温度超过50℃，冷 却液也会迅速老化。所以，油箱在无附加冷却措施的前提下，至少应储存冷却泵每分钟最高排量的10倍。
4.切削液的选择
众所周知，切削液只有在高压高速下的条件下，才能产生足以推动切屑迅速排出的动量，才能迅速带走切削热。低黏度的切削液能促进流速最大化，保证冷却液的供应持续充分，才能满足排屑的目的。
切削液的润滑作用，对于保证导向条的挤光作用和降低切削刃的磨损至关重要。因此，枪钻加工一般使用润滑性较好的活性非水溶性的切削油，可保证其在高压条件下形成油膜，避免干磨现象的产生。在切削油中添加活性硫，可以显著地提高深孔精度和表面质量。
5.枪钻加工要点
（1）枪钻虽具备自导向功能，但并不能自动定心，需外部引导才能准确钻入工件。当工件批量较大时，常采用导向套进行深孔加工。如果被加工工件批量较小，常采用在切入端加工出引导孔的办法，作为钻深孔时的引导。
（2）由于枪钻头部沿长度方向有倒锥，所以，钻头、钻杆与钻套之间有间隙存在，钻杆在进给力的作用下，不可避免的会产生压缩和弯曲，使钻头切入工件时发生倾斜。因此，枪钻在刚切入工件时，应尽可能采用小的进给量。
（3）当枪钻没有进入到加工实体时，一般需要对钻入的速度进行适当的控制，否则会由于离心力过大而导致枪钻折断。当枪钻进入到导套或者是导孔之内，便可以逐渐提高转速。当加工完成，将要离开加工实体时，需要再次将转速降低。
（4）枪钻的钻杆悬臂长、刚性差，容易产生振动和让刀。在加工深孔时，可以通过设置枪钻导套等方法来保证其具有稳定的支撑力，使枪钻稳定运行。
结语
综上所述，只要选择合适的刀具、加工步骤、合理的切削参数以及适当的冷却系统配置，就完全可以在复合设备上完成深孔加工，取得了良好的技术、经济效果。
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