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在特種鋼里鏜出鏡面一樣的深孔不是件容易事,為一根8米長的鋼管打一個孔徑只有28毫米的孔更是難上加難。今天和大家聊聊軍工企業(yè)的深孔加工案例。授人以魚同時授人以漁,在本文的第二部分中,我們介紹了6種常見深孔加工方式。由案例到理論,本文的講解十分全面,值得一讀。
一、書寫“深孔鏜”制造傳奇
炮管,作為火炮的重要組成部分,它的好壞直接決定了火炮的射擊精度和性能威力。當炮彈發(fā)射時,炮膛內(nèi)的溫度會瞬間上升到3000多攝氏度,壓強上升到600多兆帕,相當于在指甲蓋大小的面積上施加6噸的壓力,所以,用來制造火炮炮管的特殊鋼材,因其超高的強度,一直被稱為“鋼中之王”。
火炮炮管的制造屬于深孔加工工業(yè),就是在強度超高的合金鋼上打孔,這道特殊的工藝也被稱作深管鏜孔,在所有的加工技術當中屬于較難掌握的工藝之一,所以,要想給“鋼中之王”打孔,可不是誰都能做到的,這樣的加工要求絲毫不差。
中國兵器工業(yè)集團首席技師 戎鵬強:因為我們做軍工的,產(chǎn)品不能出一點問題,產(chǎn)品牽扯到戰(zhàn)士的生命,牽扯到關鍵的時候有可能是一場戰(zhàn)役的轉(zhuǎn)折點。如果要是打不響、打不準的話,是要命的,可以說是天大的責任。
檢查、測量刀具、磨刀,復雜的準備工序之后,戎鵬強開始了一天的工作。作為中國兵器首席技師,戎鵬強從入行起,就被分配到了火炮炮管生產(chǎn)線,從此,在特種鋼內(nèi)鏜出像鏡面一樣光滑的深孔,就成了他不變的追求。
中國兵器工業(yè)集團首席技師 戎鵬強:這就是我這么多年用的刀,把鏜刀片裝到我們專用的這個工裝里頭,加工高強度優(yōu)質(zhì)合金鋼,把這個內(nèi)孔鏜得跟鏡面一樣光溜,無論是尺寸精度、直線度,都要達到要求。30多年就主要跟它們打交道。
炮管內(nèi)壁的光滑程度直接影響著火炮的射擊精度,這道工序難就難在整個加工環(huán)節(jié)都無法看到,但戎師傅有他自己的獨門秘籍。
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通過在生產(chǎn)一線幾十年的摸索實踐,戎鵬強練就了以手當“眼”的絕活,由他創(chuàng)新的超長小口徑管體深孔鉆鏜操作法,公差小于0.01毫米,相當于一根頭發(fā)絲的十分之一,大大提高了火炮直線發(fā)射精度。
2012年,戎鵬強接到一項艱巨任務,為一根8米長的鋼管打一個孔徑只有28毫米的孔,這個通孔只有成人大指粗細,而加工深度卻有三層樓高。由于加工難度極大,精度要求極高,國內(nèi)還沒有廠家能夠生產(chǎn)。
一臺機床一個人,戎鵬強一研究就是一天,幾十種鉆頭、五六種型號的刀桿,一次次試驗,一毫米一毫米地向前推進,一年半后,戎鵬強終于攻克了8米難關這一國家級難題,成為了中國小口徑管體加工技術第一人。
二、六種常用的深孔加工系統(tǒng)
什么是深孔加工?
所謂深孔,就是孔的長度與孔的直徑比大于10的孔。而一般的深孔多數(shù)情況下深徑比L/d≥100。如油缸孔、軸的軸向油孔,空心主軸孔和液壓閥孔等等。這些孔中,有的要求加工精度和表面質(zhì)量較高,而且有的被加工材料的切削加工性較差,經(jīng)常成為生產(chǎn)中一大困難。對于深孔加工,你能想到哪些方法呢?
1、傳統(tǒng)鉆削
深孔加工起源于美國人發(fā)明的麻花鉆。這種鉆頭的結(jié)構(gòu)相對簡單,切削液導入方便,便于制造出不同直徑和長度的鉆頭以適用于加工不同尺寸的孔。
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2、槍鉆
深孔槍管鉆最初是應用于槍管(俗稱深孔管,槍管并非用無縫精密管制作,精密管制作工藝根本上無法滿足精度要求)制造業(yè)因此得名槍鉆。隨著科技的不斷發(fā)展和深孔加工系統(tǒng)制造商的不懈努力,深孔加工已經(jīng)成為一種方便高效的加工方式。并被廣泛應用于如:汽車工業(yè)、航天工業(yè)、結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)、醫(yī)療器材工業(yè)、模具/刀具/治具工業(yè)及油壓、空壓工業(yè)等領域。
槍鉆是理想的深孔加工解決方案,采用槍鉆可以獲得精密的加工效果,加工出來的孔位置精確,直線度、同軸度高,并且有很高的表面光潔度和重復性。能夠方便的加工各種形式的深孔,對于特殊深孔,比如交叉孔,盲孔及平底盲孔等也能很好的解決。
↑↑槍鉆系統(tǒng)組成↑↑
# ↑↑槍鉆鉆頭↑↑
3、BTA系統(tǒng)
國際孔加工協(xié)會發(fā)明的一種內(nèi)排屑深孔鉆,BTA 系統(tǒng)中鉆頭與鉆桿為中空圓柱體,提高了刀具剛性和快速拆裝問題。其工作原理如圖所示,切削液經(jīng)加壓從入口進入授油器后通過鉆桿與孔壁形成的密封環(huán)狀空間,流向切削部分進行冷卻潤滑,并將切屑壓入鉆頭上的出屑口,經(jīng)鉆桿內(nèi)腔從出口排出。BTA 系統(tǒng)主要適用于直徑φ>12mm 的深孔加工。
↑↑BAT系統(tǒng)組成↑↑
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↑↑BAT鉆頭↑↑
# 4、噴吸鉆系統(tǒng)
噴吸鉆系統(tǒng)是瑞典Sandvik 公司利用流體力學的噴吸效應原理發(fā)明的雙管內(nèi)排屑深孔鉆削方法。其噴吸鉆系統(tǒng)采用雙層管刀桿,切削液經(jīng)加壓后從入口進入,其中2/3的切削液進入內(nèi)、外鉆桿間的環(huán)形空間,流向切削部分進行冷卻和潤滑,并將切屑推入鉆桿內(nèi)腔;其余 1/3 的切削液,從內(nèi)鉆桿上月牙狀噴嘴高速噴入內(nèi)鉆桿,在內(nèi)鉆桿內(nèi)腔形成一個低壓區(qū),對攜帶切屑的切削液產(chǎn)生抽吸作用,在噴、吸雙重作用下,促使切屑快速從出口排出。噴吸鉆系統(tǒng)主要適用于直徑 φ>18mm 的深孔加工。
# ↑↑噴吸鉆系統(tǒng)原理↑↑
↑↑噴吸鉆頭↑↑
# # 5、DF系統(tǒng)
DF 系統(tǒng)是日本冶金股份有限公司研制出的雙進油單管內(nèi)排屑系統(tǒng),其切削液分為前后兩支,分別從兩個入口進入。前一支 2/3的切削液經(jīng)過鉆桿與己加工孔壁形成的環(huán)狀區(qū)域流向切削部分,并將切屑推入鉆頭上的出屑口進入鉆桿,流向抽屑器;后一支 1/3 的切削液直接進入抽屑器,經(jīng)前、后噴嘴之間喇叭口狀的窄狹錐形間隙后獲得加速,產(chǎn)生負壓抽吸作用,達到加速排屑的目的。DF 系統(tǒng)前半部分起“推”作用的結(jié)構(gòu)類似于 BTA 系統(tǒng),后半部分起“吸”作用的結(jié)構(gòu)類似于噴吸鉆系統(tǒng),由于 DF 系統(tǒng)采用了雙進油裝置,僅用一根鉆桿即完成推壓和抽吸的切屑方法,所以鉆桿直徑可以做得很小小,能夠加工更小的孔,目前,DF 系統(tǒng)的最小加工直徑 φ 可達 6mm。
↑↑DF系統(tǒng)工作原理↑↑
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# # ↑↑DF深孔鉆頭↑↑
6、SIED系統(tǒng)
SIED 系統(tǒng)是一種由中北大學發(fā)明的單管內(nèi)排屑噴吸鉆系統(tǒng)。該技術以 BTA、噴吸鉆、DF 系統(tǒng) 3 種內(nèi)排屑鉆削技術為基礎,增加了分調(diào)式功率增補型抽屑裝置,可實現(xiàn)冷卻和排屑液流的獨立控制。其基本原理如圖所示,切削液由液壓泵輸出后,分為兩個分支:前一支切削液流入輸油器,經(jīng)鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間流向切削部分,將切屑推入鉆頭上的出屑口;后一支切削液流入抽屑器,經(jīng)錐形噴嘴副之間的間隙進入后噴嘴內(nèi)腔,產(chǎn)生高速射流和負壓。SIED 系統(tǒng)對兩支液流各設獨立的調(diào)壓閥,可以分別調(diào)整至最佳冷卻、抽屑狀態(tài)。SlED 系統(tǒng)是一種正在逐漸推廣的系統(tǒng),也是目前較先進的系統(tǒng)。目前,SlED 系統(tǒng)可將最小鉆孔直徑縮小 φ5mm 以下。
河南圣疊磨具有限公司是一家砂布深加工的專業(yè)化制造企業(yè)。公司產(chǎn)品主要有百頁片/百葉片、千頁輪/千葉輪、花碟頁輪、 帶柄頁輪、絲輪、砂布環(huán)帶以及玻纖網(wǎng)蓋等。歷經(jīng)多年的技術創(chuàng)新與磨礪, 圣疊磨具成功研發(fā)并建成了千頁輪、頁盤生產(chǎn)線以及玻纖基體生產(chǎn)線,實現(xiàn)了砂布拋光磨具的規(guī)?;a(chǎn)。
公司銷售網(wǎng)絡已經(jīng)在全國各地初步建立,并成功暢銷歐美、東南亞等地區(qū)。在保證質(zhì)量的基礎上,公司憑借著良好的信譽及優(yōu)質(zhì)的服務,贏得了業(yè)界同仁及客戶的廣泛認可。