基于数控加工中心深孔加工的枪钻应用技术探析

摘要：深孔加工在实际生产加工中较为常见，由于要求过高，很多设备都不能满足要求。枪钻技术凭借诸多优势在此方面颇为适用。首先对枪钻的构成及工作原理做了简单介绍，然后从应用条件、实例分析以及排屑问题几方面对枪钻的实际应用进行了分析。排屑在钻孔中极为重要，使用枪钻加工时，务必要做好排屑工作。

关键词：数控加工中心；深孔加工；枪钻；排屑

引言

深度与直径的比值超过10，即属于深孔加工范围。在制造行业或生产中，常会遇到细长孔的加工，如结晶器铜板加工中，孔深约1100mm，而直径为10mm—11mm。若采用传统接长麻花钻的加工方法，在钻进一定深度后就需要排屑，易影响效率和精度，且可能出现钻头折断的现象。深孔加工技术在航天、核能等诸多领域都有应用，但对形位公差等要求较为严格，操作难度也大。为提高深孔加工水平，首先应选择合适的钻孔设备。

1.枪钻及其工作原理

1.1 介绍

枪钻早期用于枪管加工，并因此而得名，在小径深孔加工中十分适用。随着深孔加工研究力度的加大，枪钻的作用也更为突显。其一次钻削成功率较高，且质量和精度均有所保障，钻孔的深径比可达100—250，在当前深孔加工中倍受青睐。

枪钻的组成部分如下：

①钻尖

与钻杆部分焊接在一起，特殊情况下也采用其他连接方式。主要负责钻削工作，是枪钻的核心部件，所以对其强度、耐磨性等要求很高。硬质合金和高速钢是较为常用的两种钻尖材料，但前者的综合性能较好，使用也最广泛。深孔加工需保持孔的高精确度，为此常在其周围设置导向块。影响钻削水平的因素有很多，如内外刃角、倒锥度、钻尖偏心距等，在实际应用中应根据具体状况进行合理设置。

②钻杆

多采用“V”型结构，角度通常设计为120°，高者可达160°。为提供足够的扭矩，对其强度和刚度有严格限制，所以钻杆经常使用合金钢管材质。在旋转钻进时，会产生较大的震动，这就要求钻杆还需有足够的韧性。钻尖部分的排屑和润滑极为重要，因此，尽量保持钻杆中空，并将排屑空间及冷却液孔按最大值设计。

③钻柄

即钻杆尾端的部分，钻孔时的传递力较大，钻柄必须有足够的承载力，其稳定性尤为重要，需确保其安装的牢固性。钻柄是连接钻杆和机床的中间物，其直径设计时应尽量大于钻杆的直径，以便钻杆能够顺利镶嵌其中。

1.2 工作原理

枪钻采用的是内切削外排屑的结构，钻尖负责钻削，对准加工对象后，内刃、外刃同时旋转钻进，尽量带有枪钻导套，与钻尖保持约0.01mm的距离。因安装有导向块，可保持其钻削时的精准度。钻柄部分则应与机床主轴紧紧相连。冷却液流经钻头中间的通道到达切削部位，起到冷却、润滑钻刃的作用，同时将切屑带出，完成高质量的切削加工。

2.枪钻在深孔加工中的实际应用

2.1 应用条件

枪钻的使用有一定的条件限制，影响最大的两个因素便是机床和切削液。在机床方面有苛刻的要求，考虑到钻进时的排屑、冷却等工作，机床必须配置有高压冷却系统。这样才能吸收因高速钻进产生的热量，以保证切屑能够顺利排出。在购置时，若发现数控机床配置的是低压冷却系统，则不宜使用枪钻。另外，机床行程也极为关键，行程必须足够大，才能满足钻削时的需要。

除了机床，在切削液方面也有着严格要求。钻孔的精确度与切削液质量密切相关，为实现高精度钻孔，尽量选择掺入了极压添加剂的优质切削液。如此可在操作中生成一层油膜，否则钻进时极易出现干磨现象，影响到钻削效果。小孔径的粘度较低，对其粘度也应加强重视。另外，枪钻加工过程中产生的压力较大，流量也大，而且过滤精确度较高。为顺利将切屑排出，随着钻进深度的加大，切削液的流量也应随之增大。最后，为防止出现切屑堆积、枪钻折断等情况，必须保证冷却液的充足。

2.2 实际应用

某汽车零件制造加工公司在制造一款新车的部件，该零件选用440C材料，孔径为Φ7.2 ，孔深85，内控对外圆的同轴度要求为Φ0.02

若按照以往的钻镗加工方法，为保证整个过程的质量，应先进行钻孔，在安排研磨工序补充加工内孔，然后以内孔定位磨削加工外圆。在钻孔过程中，需要多次将钻刀退出，才能排出切屑，且孔质难以保证；若钻头折断，很难取出。最终加工的表面粗糙度为Ra1.4，直线度为0.08% ，且加工效率较低。

若采用枪钻钻孔，施工程序较为简便，可一次完成所有工作。钻削过程中，切屑便可将切屑排出，孔径尺寸、形式都比较稳定；当钻头折断时，也极易取出。最终加工的零件精度高，表面粗糙度仅为o.3 ，直线度为0.039%，加工效率也大幅提升。

3.钻削中的排屑

钻削时必然会产生大量排屑，若不及时处理，会阻碍钻削工作的进行。一般出现排屑故障，会有以下几种原因：

①切屑呈螺旋状，且难以断裂，或多股切屑宽窄不同互相夹杂，形成缠绕性切屑。另外。棒形切屑、刚性螺卷切屑等都不易排出。这些故障多与钻头参数、进给量、刀具材质等因素有关，所以要做出相应的调整。

②钻头、钻杆震动时，切屑形态会变得不正常，应检查钻头是否受力损伤，或调整切削用量，针对性地加以排除。

4.结束语

深孔加工在当前很多领域都有应用，但对其各方面的要求也很高，普通钻削技术不但效率低、精确度差，而且极易出现设备损坏的情况。为此，介绍了一种新技术，即枪钻。枪钻在提高精确度和效率方面有着很大优势，值得推广应用。在实际操作中，务必要合理应用，按照规定要求进行，否则会影响到钻孔效果。而且，在今后应用中，还应对该技术不断加以完善。

5.参考文献：

[1] 姚东成.枪钻在数控加工中心深孔加工中的应用技术分析[J].中国科技投资，2013，20（3）：140-141

[2] 何铮，胡凤兰.枪钻加工的排屑故障及处理对策[J].湖南工程学院学报，2012，24（2）：183-184

[3] 梁瑞敏，叶文华.枪钻在数控车床上的深孔加工应用[J].机械与电子，2009，21（4）：144-145

6.作者简介：

周琪（1985-），女，湖南人，研究方向为机械制造与自动化、数控技术。

工作单位：湖南长沙南方职业学院