槍（qiāng）鑽鑽管輥壓試驗（yàn）-數控（kòng）機床市（shì）場網

槍鑽鑽（zuàn）管輥壓試驗

2018-5-7 來源：大連工業大學; 大連吉瑞刀具技術作者：申（shēn）玉良，張偉（wěi），任宗強，宿好陽，劉（liú）永順

摘要: 針對槍鑽鑽管長期依賴進口的現狀（zhuàng），提出了一種利用銑床改裝的輥壓（yā）裝置，並進行了（le）一係列試驗，得到了一種有效的輥壓（yā）工藝（yì）。利用此裝置輥壓（yā）的鑽管具有優良的綜（zōng）合機械性能，可以應用於生產實際中。

關鍵詞: 槍鑽鑽管; 輥（gǔn）壓

1、引言

槍鑽是一種深孔加工刀具，在鑽削過程中可以一次完成鑽、擴、鉸的加工。鑽管是槍鑽（zuàn）的（de）一部分(見圖 1) ，連接鑽柄與鑽鼻，起傳遞扭（niǔ）矩和吸收（shōu）衝擊（jī）振動的作用（yòng）。因此，鑽管必須具有良好的綜合機械性能。本（běn）文研究的吉瑞鑽管取自單刃外排屑槍鑽，呈“V”型結構。

圖1 槍鑽基本結構

2、試驗方法

(1) 鑽管材質選（xuǎn）擇

根據使用特點和結構工藝性來選擇鑽管材質，遵循以下原則: ①用槍鑽深孔加工時，轉速高、衝擊力大，要求鑽管材料具（jù）有良好的綜合機械性能(如強度、衝擊韌性等) 。選材應為中等含碳量的優質鋼（gāng），熱處理後能獲得索氏體組織。②在（zài）管坯生產及V 型槽成（chéng）型加工時，冷（lěng）拔、冷軋加（jiā）工要求有一定的延伸率，並且便於退火熱（rè）處理。③槍（qiāng）鑽製作中，鑽鼻、鑽柄釺焊溫度高達 700 － 800℃，必須選用細晶粒優質鋼，以避免釺（qiān）焊後晶粒（lì）粗大、焊縫變脆。經分析得出，吉瑞鑽管材質選用含 Cr、W、Mn、Mo 的中碳低合金鋼。

(2) 輥壓裝置設計鑽杆 V 型槽的壓型選用“滾（gǔn）輪—直線模輥壓法”，在銑床上進行，內模截麵（miàn）形（xíng）狀與相應鑽（zuàn）管截（jié）麵形狀共軛，其工藝原理圖見圖 2。管坯用對合式內（nèi）模夾緊，滾輪在管坯上部沿管坯軸線方向前後往複滾壓，經過幾次進給和滾壓（yā）後，便可將管坯輥壓出（chū） V型槽。圖 3 所示為輥壓裝置。

圖2 輥壓工（gōng）藝原理圖

圖3 輥壓（yā）裝置

(3) 試驗過程

①上料時，右旋螺釘頂（dǐng）開內模，將管坯裝入內模孔中並合好（hǎo）內模，再將內模連同管坯一起裝到外模的槽中，推靠定位麵，用外模上的 M20 螺栓及壓塊夾緊; 卸（xiè）料時操作（zuò）相（xiàng）反; ②滾輪中心平麵與管坯中線對準，並左右往複移動對刀，全程（chéng）允許（xǔ）誤（wù）差0. 02mm; ③沿軸向移動滾輪，進行輥輪偏置調整，對於 Φ10 管徑，令其錐角中心平麵偏離管坯中線0. 4mm; ④調整滾壓速度 V = 375mm / min( 工作台往複移動速度) ; ⑤如圖4a－圖4d 所示，對 Φ10 管坯進行壓下量調整，每次壓下量依次（cì）為 2．0mm、2．0mm、1. 0mm、0． 5mm; ⑥如圖 4e 和圖 4f 所示，輥輪壓（yā）下量（liàng）為 5．5mm 後，零進給（gěi）情況下再滾壓2－4 次，克（kè）服材料反彈，使材料充（chōng）分塑性流動，讓 V 型槽犄角（jiǎo）變銳。

3 、試驗結果

(1) 鑽杆變形分析

輥壓過程中，V 形槽（cáo）部分單向（xiàng）受力變形較大，導（dǎo）致其軸向有一定程度的收縮，而 V 形槽相對的一邊（biān）無明顯形變。如圖 5 所示，鑽（zuàn）管輥（gǔn）壓完畢從模具上拆除後，鑽杆應力重新分（fèn）布，導致彎曲（qǔ）變形。該變形可（kě）以通過調質處理後校直（zhí）解決。

輥壓（yā）過程（chéng）中，V 形槽部分單向受力變形較大，導致其軸向有一定程度的收縮，而 V 形槽（cáo）相（xiàng）對的一邊無（wú）明顯形變。如圖 5 所示，鑽管輥壓完畢從模（mó）具上（shàng）拆除後，鑽杆應力重新分布（bù），導（dǎo）致彎（wān）曲變形。該變形可以通過調質處理後校直解決。

圖 4 壓下量（liàng）示意圖

圖 5 變形（xíng）示意圖

試驗發（fā）現橫截麵 V 形槽角度偏小 10°，分（fèn）析認為是管材（cái）反（fǎn）彈所致。通過增大滾輪相應部位夾角10°，加工效果得到（dào）明顯改善。由於管材在輥壓過程中受力（lì）不均，以（yǐ）致材料反彈，橫（héng）截麵 V 形槽兩平麵略鼓 0． 2mm(見圖6) 。采（cǎi）用矯枉過正的（de）辦法（fǎ），在鼓凸點處（chù）將滾輪改成雙角度凸起（qǐ）錐麵。

圖（tú） 6 V 形槽表麵鼓凸示意圖

(2) 扭轉試驗（yàn）

為了驗證所輥（gǔn）壓的鑽杆是否具有足夠優良的力學性能，進行了扭轉試驗。試驗采用 GB － STS － SF雙法蘭靜態扭矩（jǔ）傳感器。選用相同直徑的吉瑞鑽（zuàn）管與國內某公司鑽（zuàn）管、進口某公司（sī）鑽管作扭轉試（shì）驗，由表 1 的試驗數據可知，吉瑞（ruì）鑽管的抗扭表現均不差於國內（nèi）鑽管、進口鑽管.

表 1 扭轉試驗結果

4 、結語（yǔ）

國（guó）產鑽杆多為 30Cr Mo 鋼管壓製成的產品，其機械性（xìng）能不如進（jìn）口鑽管，因此（cǐ）大多數槍鑽生產商采用國外（wài）進口（kǒu）鑽（zuàn）管。本文基於現有設備條件，對鑽管（guǎn）製造過程進（jìn）行分析和試驗，獲（huò）得了一種有效的輥壓辦法。扭轉試驗結果顯示，吉（jí）瑞鑽管具有（yǒu）優於國內和進口鑽管的（de）抗扭強度，對鑽管（guǎn）國產化具（jù）有一（yī）定的指（zhǐ）導意義。可進一步利用吉瑞鑽管製成（chéng）槍鑽，進行鑽削試（shì）驗，以檢驗（yàn）其實用性能。

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