鑽頭是(shì)孔加(jiā)工中最為常見的刀具,被廣泛應用於機械製造中,特別是對於(yú)冷卻裝(zhuāng)置、發電設備(bèi)的管板和蒸汽發生器等零件孔的加(jiā)工等,應用麵尤為廣泛和重要。
一、鑽削的特點
1.鑽頭的前角由中心軸線至外緣越來越大,越接近外圓部分鑽頭的切削速度越高,向中心切削速(sù)度遞減,鑽頭的旋(xuán)轉中心切削速(sù)度為零。鑽頭的橫刃位於回轉中心軸線附近,橫刃(rèn)的副前角較大,無(wú)容屑空間,切削速度低,因而(ér)會產(chǎn)生較大的軸向抗力。鑽頭通常有(yǒu)兩(liǎng)個主切(qiē)削刃,加工時,鑽頭(tóu)在回轉的同時進行切削。如果將橫刃刃口修(xiū)磨成DIN1414中的A型或C型,中心軸線附近的切削刃為正前角,則可減小(xiǎo)切(qiē)削抗力,顯著提高切削(xuē)性能。
2.根據工件(jiàn)形狀、材料、結構、功能等的(de)不(bú)同,鑽頭可分為很多種(zhǒng)類,例如高速鋼鑽頭(麻花鑽、群鑽、扁鑽)、整體硬質合金(jīn)鑽頭、可轉位淺(qiǎn)孔鑽、深孔鑽、套料鑽和可(kě)換頭鑽頭等。
二(èr)、斷屑與排屑
常見的切(qiē)屑形狀有片狀(zhuàng)屑、管狀(zhuàng)屑、針狀屑、錐形螺旋屑、帶狀屑(xiè)、扇形(xíng)屑、粉狀屑等。鑽頭的切削是在空間狹窄的孔中進行,切屑必須經鑽頭刃溝排(pái)出,因此切屑形狀對鑽頭的切削性能影響很大。
當切屑形狀不適當(dāng)時,將產生以下問題:
1.細微切屑阻塞刃溝,影響鑽孔精度,降低鑽頭壽命,甚至使鑽頭折斷(如粉狀屑、扇形屑等)。
2.長切屑纏繞鑽頭,妨礙作業(yè),引(yǐn)起鑽頭折損或(huò)阻礙切削液進入孔內(nèi)(如螺旋屑、帶狀屑等)。
如何解決切屑形狀不適(shì)當(dāng)的(de)問題:
1.可分別或聯合采用增大進給量、斷續進給、修磨橫(héng)刃、裝斷屑器等(děng)方法改善(shàn)斷屑和排屑效果,消(xiāo)除因(yīn)切屑引起的問題。
2.可使用專業的斷(duàn)屑(xiè)鑽頭打孔。例如:在鑽頭的溝槽中增加設計(jì)的斷屑刃將切屑打斷成為更容易清除的碎(suì)屑。碎(suì)屑順暢地沿著溝槽排(pái)除,不(bú)會發生在溝(gōu)槽(cáo)內堵塞的現象。因而新(xīn)型斷屑鑽獲得了比傳統鑽頭流暢許多的切削效果。
3.同時短碎的鐵屑(xiè)使冷卻液更容易流至鑽尖,進一步改善了加工過程中的散熱效果和切(qiē)削性能。而且因為新增的(de)斷屑刃穿了鑽頭的整個溝槽,經過多次修(xiū)磨之後依然能夠保持其形狀和功能。除上述功能改善外,值得一提的是該設計強化了鑽體的剛性,顯(xiǎn)著地增加了單次(cì)修磨前鑽孔的數量。
三、鑽孔精度
孔的精度主要由孔徑尺寸、位置精度、同軸度、圓度、表麵粗糙(cāo)度以及孔口毛刺(cì)等因(yīn)素構成。
鑽削加工時影(yǐng)響被加工孔精度的因素:
1.鑽頭的裝夾精度及切削條件,如刀夾、切削速度、進給量、切削液(yè)等(děng)。
2.鑽頭尺寸及形(xíng)狀,如鑽頭長度、刃部(bù)形狀、鑽芯形狀等。
3.工件形狀,如孔口側麵形狀、孔口形狀(zhuàng)、厚度、裝卡狀態等。
擴孔
擴孔是由加(jiā)工中鑽頭的擺動引起的。刀夾的擺動對孔徑和孔的定位精度影響很大,因此(cǐ)當刀夾(jiá)磨損嚴重時應及(jí)時更換新刀夾。鑽削小孔時,擺動的測量及調(diào)整均較困難,所以最好采用(yòng)刃部(bù)與柄部(bù)同軸度較好(hǎo)的粗柄小刃徑(jìng)鑽頭。使用重(chóng)磨鑽頭加工時,造成孔精(jīng)度下降的原因多(duō)是因為後麵形狀不對稱所致。控製刃高差可有效抑製孔的切擴量。
孔的(de)圓度
由於鑽頭的振動,鑽出的(de)孔型很容易呈多邊形,孔壁上出現像來複線的紋路(lù)。常見的多(duō)邊(biān)形孔多為(wéi)三角形或五邊形。產生三角形(xíng)孔的原因是(shì)鑽孔時鑽頭有兩個回轉中心,它們按每間隔600交換一(yī)次的頻率振動,振動原因主要是切削抗力不平衡,當鑽頭轉動(dòng)一轉後(hòu),由於加工的孔圓度不好,造成第二轉切削時抗力不平衡,再次重複上(shàng)次(cì)的振動,但振動(dòng)相位有一定偏移,造成在孔(kǒng)壁上出現來複線紋路。
當鑽孔深度達到一定程度後,鑽頭刃帶棱麵與孔(kǒng)壁的摩擦(cā)增大,振動衰減,來複線消失,圓度變好。這種孔型從縱(zòng)向(xiàng)剖麵看孔口(kǒu)呈漏鬥型。同樣原因,切削中還可能出現五邊形、七邊形孔等。為消除(chú)該現象,除對(duì)夾頭振動、切削刃(rèn)高度差、後麵及刃瓣形狀不對稱等因素進行控製外,還應(yīng)采取提(tí)高鑽(zuàn)頭剛性、提高每轉進給量、減小後角、修磨橫刃等措施。
在斜麵(miàn)及曲麵上鑽(zuàn)孔
鑽頭的吃刀麵或鑽透麵為斜(xié)麵、曲麵(miàn)或階梯時,定位精度較差,由於此時鑽頭為徑向單麵吃刀,使刀具壽(shòu)命降低。
為提高定位(wèi)精度,可采取以下措施:
1.先鑽中心孔
2.用立銑刀(dāo)銑孔座
3.選用切入性好、剛性好的鑽頭
4.降低進給速度
毛(máo)刺的處理
鑽(zuàn)削加工中,在孔的入口及出口處會出(chū)現毛(máo)刺(cì),尤其是在加工韌性大的材料及薄板時。其原因是當鑽頭快(kuài)要鑽(zuàn)透時,被加工材(cái)料出(chū)現塑性變形,這(zhè)時本應由鑽頭靠近外緣部分刃口切削的三角(jiǎo)形部分受軸向切(qiē)削(xuē)力作用後(hòu)變形向(xiàng)外側(cè)彎曲,並在鑽頭外緣倒角和(hé)刃(rèn)帶棱麵的作用下進一步(bù)卷曲(qǔ),形成卷邊或毛邊。
四、鑽削(xuē)的加工條件
一般的鑽頭產品樣冊目(mù)錄中有按加工材料排列的(de)《基本切削用量參考表》,用戶可參考其提供的切削用量選擇鑽削加工(gōng)的切(qiē)削條件。切削(xuē)條件的選擇是否適(shì)當,應通過試切(qiē)削,根(gēn)據加工精度、加工效率、鑽頭壽命等因(yīn)素綜(zōng)合判斷。
1.鑽頭壽命與加工(gōng)效率
在滿足被加工工件技術要求的前提下,鑽頭的使用是(shì)否得當(dāng),主要應根據鑽頭使用壽命和加工效率來綜合衡量。鑽頭使用壽命的評價指標可選(xuǎn)用(yòng)切(qiē)削路程;加工效率的評價(jià)指標可(kě)選用進給速度。
對於高速鋼(gāng)鑽(zuàn)頭,鑽頭使用壽命受回轉速度的影響較大,受(shòu)每轉進給量的影(yǐng)響較(jiào)小,所以可通(tōng)過(guò)增大每轉進給量來提高加工效率,同時保證較長(zhǎng)的鑽(zuàn)頭壽(shòu)命。
但應注意:如果每轉進給量過大,切屑會增厚,造成斷屑困(kùn)難,因此必須通過試(shì)切確定能順(shùn)利斷屑的每轉進給量範圍。 對於硬質合金鑽頭,切削刃負前(qián)角方向(xiàng)磨有較大倒角(jiǎo),每轉進給量的可選範(fàn)圍比高速鋼鑽頭小,如加工中每轉進給量超(chāo)過該範圍,會降低鑽(zuàn)頭使用壽命。
由於硬質合金鑽頭的耐熱性高於高速鋼(gāng)鑽頭,回轉速度對鑽(zuàn)頭壽命的影響甚微,因此可采用提高回轉速度的方法來提高硬質合金(jīn)鑽頭的加工效(xiào)率,同時保證鑽頭壽(shòu)命。
2.切削液的合理使用
鑽(zuàn)頭的切削是在空間狹窄(zhǎi)的孔中進行,因此切削液的種類及給注方式對鑽頭壽命及孔的加工精度有很大影(yǐng)響。
切削液可分為水溶性和(hé)非水(shuǐ)溶性(xìng)兩大類。非水溶性切削液的潤滑性、浸(jìn)潤性和抗粘接性較好,同時還具有(yǒu)防鏽作用。水溶(róng)性切削液的冷(lěng)卻性較好,不發煙和無可燃性。出於對環境保(bǎo)護的考慮,近年來水溶性切削液的使用量較大。
但是,如果水(shuǐ)溶性切削液的稀釋倍率不當或切削液變質,會大大縮短刀(dāo)具使用壽(shòu)命,所以使用中必須加(jiā)以注意。不論是水溶性或非水溶性切削液,使用中都必須使切削液充(chōng)分到達切削(xuē)點,同時對切削液的流(liú)量、壓(yā)力、噴嘴數、冷卻方式(內冷或外冷)等都必須嚴格控製。
五、鑽頭的重新刃磨
鑽頭需重新刃磨的判別標準為:
1.切削刃刃口、橫刃、刃帶棱麵的磨損量
2.被加(jiā)工孔的(de)尺(chǐ)寸精度及表(biǎo)麵粗糙度
3.切屑的顏色、形(xíng)狀
4.切削抗力(主軸電流、噪音、振動等間接值)
5.加工數量等
實際使用中應根據具體情況,從上述指標中確定準確、方(fāng)便的(de)判別標(biāo)準(zhǔn)。采用磨損量作為判(pàn)別標準時,應找出經濟性最(zuì)好的最佳重磨期。
由於主要刃磨部位為頭部後麵和橫刃,如(rú)鑽(zuàn)頭磨損量過大,刃磨耗時多(duō),磨(mó)削量大,可重磨次數減少(刀具的總使用壽命=重磨後的刀具壽命×可重磨次數),反而會縮短鑽頭的總使用壽命。
采用被加(jiā)工(gōng)孔的尺寸精度作為判別標準時,應用柱規或限規檢查孔的切擴量、不直(zhí)度等,一(yī)旦超過控製值,應(yīng)馬上重新刃磨;采用切削抗力作為判(pàn)別標(biāo)準時(shí),可采用超過所設(shè)界限值(如主軸電流)立即自動停機(jī)等辦法;采用加工數量限度(dù)管理時,應綜合上述判(pàn)別內(nèi)容,設定判別標準。
鑽頭的刃磨方法
重新刃磨鑽頭時,最(zuì)好使(shǐ)用鑽頭刃磨專用機床(chuáng)或萬能工具磨床,這對保證鑽頭使用壽命和加工精(jīng)度非(fēi)常重要。如原來的鑽型加工狀態良好,可按(àn)原(yuán)鑽型重磨;如原(yuán)鑽型有缺陷(xiàn),可按使用目的適當改進後麵形狀和進行橫刃修磨。
刃磨時應注意以下幾點:
1.防止過熱,避免降低鑽頭硬度。
2.應將鑽頭(tóu)上的損傷(尤其是刃帶棱麵部位的損傷)全(quán)部除去。
3.鑽型應(yīng)對稱。
4.刃磨中注意不要碰傷刃口,並應除去刃磨後的毛刺。
5.對於硬質合(hé)金鑽頭(tóu),刃磨形狀對(duì)鑽頭性能影響很大,出廠時(shí)的鑽型是經科學設計(jì)、反複試驗得(dé)出的最佳(jiā)鑽型,因此重新(xīn)刃磨時一般應保持原刃型。





