浅谈精密深孔钻加工中常用的刀具——枪钻

2022-04-06

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枪钻是20世纪30年代初最早用于枪管制造的具有单切削刃、自动排屑、冷却润滑和自导向功能的深孔加工刀具。

由于其良好的自导向功能和良好的加工精度，枪钻技术被广泛用于航空航天(机舱门轴)、汽车制造(燃油注射器)和生物医疗(骨钉和骨螺钉)等行业。

枪钻由钻头、刀杆和刀柄三个部分构成。枪刃头部结构复杂，主要由内刃、外刃和导向条等部分构成。由于枪钻钻头的特殊结构，使得枪钻具有优良的自导向功能和加工表面质量。钻尖部分的几何特征决定了枪钻的切削加工及冷却润滑性能。

研究表明，即使非常小的钻尖改动也可能对钻头的切削性能造成重大影响，而最优的钻头几何角度由被加工材料决定。

典型的双导向条枪钻钻头的主要几何参数

枪钻钻杆用于传递扭矩和切削液。钻杆上开有V型槽，用于排出切屑。钻杆内部为中空结构，用于向钻头输送高压切削液。由于钻杆长径比大而导致其刚性较差，在切削加工中容易产生弯曲和振动，因此在钻削加工过程中钻杆上应该增加2-4个中间支撑以减小钻杆的弯曲和振动。

枪钻钻杆一般选用低碳钢或低合金钢材料，并经过热处理使其具有较好的强度和韧性。钻柄用于枪钻与机床的连接，具有刀具定位、传递扭矩和高压切削液的作用。

枪钻具有加工范围广、表面质量好和加工效率高等特点，可用于加工0.5-40mm孔径的深孔，深径比可达200，硬质合金枪钻的加工表面精度可达到H8级。

但是在加工钛合金和沉淀硬化不锈钢等难加工材料时，由于材料的强度大、硬度高、导热性差和弹塑性等特点，存在加工表面质量差、刀具寿命降低等问题。

相关研究结果表明，通过刀具几何参数优化、刀具涂层和工艺参数优化可以显著提高枪钻钻孔质量、钻孔精度和刀具寿命。