設計與精密加工之鉆削知識一

2017-03-26

二、鉆加工

1、請教使用硬質合金鉆頭的優點經常聽說原先使用高速鋼鉛頭,現改用了硬質合金鉆頭。本公司也在考慮改用硬質合金鉆頭。為此,想請教引進硬質合金鉆頭具體有哪些優點。

硬質合金鉆頭和高速鋼鉆頭的性能比較

鉆頭性能的 評價指標加工效果(優點)硬質合金與高速鋼哪個更優?(1)高溫硬度特性 ?可實現高速切削 ?能延長刀具壽命硬質合金(2)刀具剛度 ?能抑制孔的歪斜和擴大,實現高精度加工硬質合金(3)耐熔附性 ?能抑制積屑瘤的產生,加工表面優良硬質合金(4)韌性 【高】抗崩損、缺損等異常損傷的性能強高速鋼 【低】能抑制孔的歪斜和擴大,實現高精度加工硬質合金

由于硬質合金和高速鋼材質不同,鉆頭的性能也不同。
追求高速、高精度鉆孔的當今時代,對耐熱性、刀具剛度優異,可實現高速、高精度加工的硬質合金鉆頭的需求越來越高。

硬質合金鉆頭的優點

(1)實現高速加工降低加工成本 高速加工可縮短加工時間,從而大幅降低加工成本。 ■加工成本比較(機械費=6.6RMB/min. 396RMB/h)切削長度為5m時(例) 使用刀具硬質合金鉆頭 (TAC-ESDRA)高速鋼鉆頭 (G-ESDRA)加工時間約12分約33分機械費79.6RMB219RMB (2)延長刀具使用壽命,降低刀具成本 刀具壽命比高速鋼大幅延長,單位切削長度的刀具成本大大降低。 ■刀具成本比較(使用直徑φ5mm鉆頭時) 切削長度為5m時(例) 使用刀具硬質合金鉆頭 (TAC-ESDRA)高速鋼鉆頭 (G-ESDRA)達到使用壽命的切削長度約50m約10m刀具單價109.6RMB119.2RMB本例的刀具成本 (切削長度=5m)10.9RMB59.6RMB (3)實現高精度的鉆孔加工 由于刀具剛度大,加工時鉆頭不會歪斜,可實現高圓柱度、高圓度的孔加工。

2、用鉆頭加工的孔竟然會歪斜,真傷腦筋鉆孔工序加工了底孔后再用鉸刀對孔進行精加工,鉆頭加工的底孔有時會發生歪斜,精加工時也無法矯正。由于會導致定位銷不能正常插入等故障,因此想加工出不歪斜的孔,如何能在鉆孔工序抑制孔的歪斜呢?

鉆孔時孔發生歪斜的原因

(1)

鉆頭進入時的歪斜

鉆頭旋轉時,其中心的切削速度為零,沒有切削功能。因此,當鉆頭進入工件的平面時,前端部位有時未能垂直進入工件表面,或者發生振動,就會導致孔的歪斜。

(2)切削刃高度差

鉆頭的兩個肩部高度差(切削刃高度差)較大時,加工過程中孔會發生歪斜。

避免出現歪斜孔的方法

(1)

先加工中心孔





在鉆孔之前先加工中心孔,可提高鉆頭的切入精度,從而防止進入工件時的歪斜。

(2)

選用剛度大的刀具材質





選用大剛度材質的鉆頭,可防止孔的歪斜。具體來講,采用硬質合金材質的鉆頭,是一種典型的措施。
中心鉆(或定位鉆)也同樣,采用剛度大的硬質合金材質能有效防止歪斜,提高精度。

無中心孔的鉆孔缺點

(1)孔易歪斜,位置精度低

(2)刀具壽命縮短

靠沒有切削功能的前端部分壓入工件進行鉆孔,橫刃部分磨損厲害,會明顯縮短刀具的使用壽命。

3、請教斜面上鉆孔的最佳方法。要在斜面而不是平面上鉆孔,何種方法最有效?

斜面上鉆孔的一般性方法

斜面上鉆孔時,鉆頭受到橫向的阻力,會引起鉆頭歪斜,很難實現穩定加工。此時,可在鉆頭鉆孔之前,使用立銑刀等進行平面加工,或用中心鉆加工出定位的中心孔,即可抑制鉆頭的跳動和歪斜,實現穩定加工。

立銑刀進行平面加工

中心鉆進行定位孔加工



4、不銹鋼的鉆削加工,如何避免折損?
使用高速鋼鉆頭時的加工效率較低,因此考慮使用硬質合金鉆頭。將硬質合金鉆頭用于不銹鋼的孔加工時,擔心會發生折損,有什么有效的措施嗎?


不銹鋼加工要點


不銹鋼的導熱率低,切削時產生的切削熱集中于刀具的刃尖部分,因此加劇了刀具的磨損。(參照:不銹鋼的特性)
通過變更切削條件的方式減緩此類現象,存在一定的限度,必須使用能應對切削時變熱現象的鉆頭型號和切削方法。
采用大先端角(135~140°左右)且實施了橫刃修磨的切削刃形狀,同時有助于抑制肩部磨損的圓弧角型鉆頭十分有效。
此外,雙導程硬質合金鉆頭通過中途改變螺旋角的角度,可同時提高切屑的排放性能與刀具的剛度,同樣非常有效。
建議采用將分級次數控制在最低限度或進行無級加工的加工條件,以減少加工時切削刃與切削面相互碰擦的現象。無需特別調低加工速度、進給速度。(參照:無級加工)


5、深腔底部等較深位置的孔加工很困難在深腔底部或擔心工件與刀具發生干涉的部位進行孔加工時如果使用加長型鉆頭,則會導致刀具彎曲或折損等,非常麻煩。如何確保在此類難以加工的部位進行穩定的鉆孔加工?

使用加長型鉆頭進行普通的加工方法及其存在的問題

在擔心發生刀具干涉的部位進行孔加工或工件深處的孔加工時,一般使用加長型鉆頭進行孔加工、使用加長型鉸刀進行孔的精加工。但與立銑刀等相比,芯厚較薄的鉆頭在型腔越深的情況下,其刀具剛性越低,存在加工不穩定的缺陷。



進行孔的精加工時所用的鉸刀與上述情況相同,刀具全長、刃長越長,越會對加工精度造成不良影響。

使用長頸型鉆頭進行的深孔加工

要解決此類刀具的剛性問題,使用加入長頸結構的立銑刀式鉆頭會比較有效。
頸部設計可確保在保持剛性的狀態下靠近加工部位,因此可避免圖1所示的剛性不足、顫振等問題。



6、希望提高塑料模具特有的澆口加工等的效率模具澆口采用電火花加工比較費時,希望能有節約加工時間又避免使用復雜加工程序的方法。

點澆口導套加工

使用鉆頭加工底孔后,將工件安裝在車床上,然后通過專用刀具加工。
(加工步驟)
①使用不同規格的鉆頭進行臺階加工。
②使用專用刀具,對澆口的SR部、先端部分別進行精加工。



潛式澆口加工

使用鉆頭對底孔進行了臺階加工后,通過專用刀具進行精加工。
(加工步驟)
①將工件置于老虎鉗上。使用不同規格的鉆頭進行臺階加工(加工余量精確到百分位)。
②使用潤滑性能高的切削液,通過專用刀具進行精加工。



7、希望一把鉆頭就能實現包括孔精加工在內的所有加工鉆孔后為了提高孔壁面粗糙度,進行鉸孔加工。但是對于并非追求高孔徑精度的孔,加工底孔時如果有一種可使孔的內表面光潔、美觀的鉆頭,則有助于縮短加工時間。

普通鉆頭的結構與孔加工

如上圖中所示,鉆頭的外周部有用以確保直線行進性為目的的導向部分,但孔內表面的精加工功能并不強大。
因此,即便是再優質的鉆頭,依靠其對加工表面粗糙度高的孔進行精加工時,效果不容樂觀。而且,即使在提高孔徑精度、加工表面粗糙度的基礎上抑制跳動精度等,也存在一定的限度。
同時進行底孔加工與孔內表面的精加工時,必須使用兼具兩者功能的復合刀具。

使用帶輥光刃型鉆頭進行的孔加工

帶輥光刃型鉆頭具有鉸刀特有的孔內表面精加工功能(=輥光刃),是上述復合刀具中的典型示例。
外周采用帶輥光刃的刃帶部設計,可提高孔徑精度與加工表面精度,并同時實現底孔加工與孔內表面的精加工,以此縮短加工工序、降低成本。


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