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        常见问题

        钻削不同材料时高速钢钻头的刃磨

        来源:山东瑞钻工程装备有限公司 2015-01-07查看:2694

        摘要:钻削不同材料时高速钢钻头的刃磨

        使用高速钢钻头时,如果对切削刃部(顶角,横刃,前角,后角等)不作任何刃磨就使用,或者无目的、无要求的妄磨,这是不合理的使用。要物尽其用,必须按被加工材料的不同性质,对钻头进行不同的刃磨,这样才能使钻头真正发挥应有的效能。

        钻头刃磨前必须了解钻头的结构和被加工材料的特性以及两者之间的矛盾,了解在钻孔中所产生的问题,这样才能有针对性地进行刃磨,解决问题。

        一、加工不同材料时所产生的问题和解决方法

        1.铸铁一硬度低(一般为175-250HB),强度低,脆性大,塑性变形小,导热率较低,组织较松,切屑成粉碎状,钻头的磨损几乎全在后面上,外圆转角处磨损最大,阻碍了刀具寿命和生产效率的提高。

        对于以上问题可采取下列办法:

        a.钻头采用双重顶角外缘转角处易磨损,那么就干脆先磨去而形成双顶角(见图1),这样可将钻头寿命提高1~2 倍。

        b.适当加大后角。外刃后角采用13°~16°以减少摩擦,提高钻头寿命。

        c.钻削时要加大进给量,并适当降低切削速度,而不宜采用高转速小进给量。

        d.如果采用冷却液,切不可断续使用,同时流量要适当,否则,量少和断续将造成孔的局部硬化,而且粉末状切屑研磨刃口也会加快钻头磨损。

        2.高强度钢一如工具钢、渗碳钢、弹簧钢、轴承钢、耐热钢等。钻孔时,钻头切削刃磨损较快,寿命较短。

        对于以上问题,可采用下列办法:

        a.选用高性能高速钢或硬质合金制作的钻头。

        b.对硬而脆的钢材,可减小钻头外刃部的前角,以提高刃口强度;对硬而塑性好的钢材,就不必减小。

        c.顶角选用118°左右即可。

        d.采用含磷的切削油作冷却液。

        3.不锈钢—一般为马氏体、铁素体和奥氏体等三类不锈钢。马氏体不锈钢能抗大气腐蚀,机械性能好,经调质处理可改善切削性能,如果硬度高于30HRC,则钻头磨损较快。铁素体不锈钢的含铬量比马氏体不锈钢高,故热处理不能强化,其切削性能比马氏体不锈钢差。奥氏体不锈钢的机械强度与中碳钢相近,而其塑性、韧性较高,在切削时负荷很大,切削过程中加工硬化现象严重,导热差,切削热集中在钻头的刃口处,在切削过程中易产生积屑瘤,以及它组织中含有少量的碳化钛,致使钻头很快磨损。

        对以上问题,可采用下列办法:

        a.适当选用较大的进给量和较低的切削速度,这样有利于切屑折断,可有效地提高钻头寿命。

        b.顶角加大(2φ=135°~140°),可提高钻头寿命。

        c.刃磨钻头顶角时,两个钻刃必须对称。

        d.机床和装夹夹头的刚性要好。

        e.冷却液要充分。

        4.钛合金一具有高强度、比重小、耐腐蚀、耐低温和耐高温强度的特性。按其退火后的组织可分为α相钛合金,β相钛合金,α+β相钛合金。α相钛合金(TA 类)不能热处理强化,故室温性能不高,具有中等塑性,可切削性尚可。β相钛合金通过淬火时效处理,可获得较高的室温性能。α+β相钛合金(TC 类)加工时切屑与前面的接触长度较短,切削力作用在刃口附近,由于导热系数甚小,切削刃口温度较高,加速了钻头磨损,而且由于加工硬化现象较严重,弹性系数较小,因此钻孔的收缩量较大,也影响钻头的寿命。

        对于以上问题,可采用下列解决办法:

        a.由于钛合金弹性变形较大,孔易于收缩,故将钻尖稍磨偏,以适当加大孔的扩张量

        b.加大主切削刃的后角和减小刃带宽度以减小钻头与孔壁的摩擦。

        c.在外缘转角处磨出小顶角的过渡修光刃,以改善散热条件(图2)。

        d.主切削刃处,适当减小前角。

        5.黄铜一钻孔零件通常是铸造黄铜,其特点是耐磨,抗腐蚀,但硬度和强度较低,切削负荷较小,而且塑性较差,切屑成碎片(但压力加工黄铜的塑性较好,切屑不易断)。在钻削黄铜过程中经?;岱⑸霸丁毕窒?,也就是钻头自动切入现象,尤其在即将钻穿孔时更会自动窜下,很不安全,使孔出口处划坏和带毛刺或使钻头崩刃,重则钻头折断。

        对于以上问题,可采取下列解决方法:

        a.要减少“扎刀”问题应使切削刃不太锋利,故而减小切削刃外缘处的前角τ=6°~8°。如果钻削压力加工黄铜工件,那么τ=10° (见图3)。

        b.修磨横刃使其变窄,但要对称,这样可钻出较理想的孔。

        6.铝合金—主要是铸造铝合金,钻孔时易产生积屑瘤,钻孔粗糙度差,当钻深孔时排屑较难,轻则使孔壁碰伤,重则切屑堵在钻头槽内,造成钻头折断。铝合金的弹性系数小,而线膨胀系数较大,因此在钻孔中会发生孔收缩。铸造铝中含硅,硅的化合物很硬,会使钻头磨损加剧。但铝合金强度低、硬度低,切削负荷就小。除纯铝外,一般铝合金的塑性小,延伸率低,因此断屑较顺利。

        对于以上问题,可采取下列解决办法:

        a.为防止钻孔中的孔径收缩,可加大后角,钻尖可磨略偏一点。

        b.钻深孔时,顶角可选用2φ=1 35°~160°。

        二、使用中几点提示

        1.必须制订合理的钻头磨钝标准,及时重磨,以恢复其切削能力。

        例如:钻削一般结构钢,以钻头外缘转角处的磨损极限来决定重磨,其磨损量△=(0.7~1.0)fo 毫米(fo 为刃带宽度)。

        2.要合理选用切削液,有效地减小钻削中的摩擦和改善散热条件。

        钻孔一般作为粗加工,切削液的主要作用是提高钻头寿命,也就是冷却性能要好,通常采用乳化油水溶液,其热容量大,导热系数较高,具有良好的冷却性能。如果钻孔粗糙度和精度有所要求,那么应采用以润滑为主的切削油,如加工铝合金工件时则采用机油与煤油的混合油为宜。

        三、要想取得理想的切削效果和较高的生产效率必须做到:

        1.按不同的被加工材料选用合适的钻削刀具。

        2.加工设备系统刚性较好,主轴有足够的功率,工件夹持牢固可靠(图4)。

        3.刀具夹持后钻尖处径向圆跳动应在0.02mm 以内,对于工件旋转的加工方式,工件旋转中心与刀具中心线的偏差应在0.02mm 以内(图5)。

        4.刀具夹持悬伸部分应尽可能地短,以增强其安装刚性(图6)。

        5.采用外冷却方式时,冷却液必须充分(图7)。

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