设计与精密加工之钻削知识一

2017-03-26

二、钻加工

1、请教使用硬质合金钻头的优点经常听说原先使用高速钢铅头,现改用了硬质合金钻头。本公司也在考虑改用硬质合金钻头。为此,想请教引进硬质合金钻头具体有哪些优点。

硬质合金钻头和高速钢钻头的性能比较

钻头性能的 评价指标加工效果(优点)硬质合金与高速钢哪个更优?(1)高温硬度特性 ・可实现高速切削 ・能延长刀具寿命硬质合金(2)刀具刚度 ・能抑制孔的歪斜和扩大,实现高精度加工硬质合金(3)耐熔附性 ・能抑制积屑瘤的产生,加工表面优良硬质合金(4)韧性 【高】抗崩损、缺损等异常损伤的性能强高速钢 【低】能抑制孔的歪斜和扩大,实现高精度加工硬质合金

由于硬质合金和高速钢材质不同,钻头的性能也不同。
追求高速、高精度钻孔的当今时代,对耐热性、刀具刚度优异,可实现高速、高精度加工的硬质合金钻头的需求越来越高。

硬质合金钻头的优点

(1)实现高速加工降低加工成本 高速加工可缩短加工时间,从而大幅降低加工成本。 ■加工成本比较(机械费=6.6RMB/min. 396RMB/h)切削长度为5m时(例) 使用刀具硬质合金钻头 (TAC-ESDRA)高速钢钻头 (G-ESDRA)加工时间约12分约33分机械费79.6RMB219RMB (2)延长刀具使用寿命,降低刀具成本 刀具寿命比高速钢大幅延长,单位切削长度的刀具成本大大降低。 ■刀具成本比较(使用直径φ5mm钻头时) 切削长度为5m时(例) 使用刀具硬质合金钻头 (TAC-ESDRA)高速钢钻头 (G-ESDRA)达到使用寿命的切削长度约50m约10m刀具单价109.6RMB119.2RMB本例的刀具成本 (切削长度=5m)10.9RMB59.6RMB (3)实现高精度的钻孔加工 由于刀具刚度大,加工时钻头不会歪斜,可实现高圆柱度、高圆度的孔加工。

2、用钻头加工的孔竟然会歪斜,真伤脑筋钻孔工序加工了底孔后再用铰刀对孔进行精加工,钻头加工的底孔有时会发生歪斜,精加工时也无法矫正。由于会导致定位销不能正常插入等故障,因此想加工出不歪斜的孔,如何能在钻孔工序抑制孔的歪斜呢?

钻孔时孔发生歪斜的原因

(1)

钻头进入时的歪斜

钻头旋转时,其中心的切削速度为零,没有切削功能。因此,当钻头进入工件的平面时,前端部位有时未能垂直进入工件表面,或者发生振动,就会导致孔的歪斜。

(2)切削刃高度差

钻头的两个肩部高度差(切削刃高度差)较大时,加工过程中孔会发生歪斜。

避免出现歪斜孔的方法

(1)

先加工中心孔





在钻孔之前先加工中心孔,可提高钻头的切入精度,从而防止进入工件时的歪斜。

(2)

选用刚度大的刀具材质





选用大刚度材质的钻头,可防止孔的歪斜。具体来讲,采用硬质合金材质的钻头,是一种典型的措施。
中心钻(或定位钻)也同样,采用刚度大的硬质合金材质能有效防止歪斜,提高精度。

无中心孔的钻孔缺点

(1)孔易歪斜,位置精度低

(2)刀具寿命缩短

靠没有切削功能的前端部分压入工件进行钻孔,横刃部分磨损厉害,会明显缩短刀具的使用寿命。

3、请教斜面上钻孔的最佳方法。要在斜面而不是平面上钻孔,何种方法最有效?

斜面上钻孔的一般性方法

斜面上钻孔时,钻头受到横向的阻力,会引起钻头歪斜,很难实现稳定加工。此时,可在钻头钻孔之前,使用立铣刀等进行平面加工,或用中心钻加工出定位的中心孔,即可抑制钻头的跳动和歪斜,实现稳定加工。

立铣刀进行平面加工

中心钻进行定位孔加工



4、不锈钢的钻削加工,如何避免折损?
使用高速钢钻头时的加工效率较低,因此考虑使用硬质合金钻头。将硬质合金钻头用于不锈钢的孔加工时,担心会发生折损,有什么有效的措施吗?


不锈钢加工要点


不锈钢的导热率低,切削时产生的切削热集中于刀具的刃尖部分,因此加剧了刀具的磨损。(参照:不锈钢的特性)
通过变更切削条件的方式减缓此类现象,存在一定的限度,必须使用能应对切削时变热现象的钻头型号和切削方法。
采用大先端角(135~140°左右)且实施了横刃修磨的切削刃形状,同时有助于抑制肩部磨损的圆弧角型钻头十分有效。
此外,双导程硬质合金钻头通过中途改变螺旋角的角度,可同时提高切屑的排放性能与刀具的刚度,同样非常有效。
建议采用将分级次数控制在最低限度或进行无级加工的加工条件,以减少加工时切削刃与切削面相互碰擦的现象。无需特别调低加工速度、进给速度。(参照:无级加工)


5、深腔底部等较深位置的孔加工很困难在深腔底部或担心工件与刀具发生干涉的部位进行孔加工时如果使用加长型钻头,则会导致刀具弯曲或折损等,非常麻烦。如何确保在此类难以加工的部位进行稳定的钻孔加工?

使用加长型钻头进行普通的加工方法及其存在的问题

在担心发生刀具干涉的部位进行孔加工或工件深处的孔加工时,一般使用加长型钻头进行孔加工、使用加长型铰刀进行孔的精加工。但与立铣刀等相比,芯厚较薄的钻头在型腔越深的情况下,其刀具刚性越低,存在加工不稳定的缺陷。



进行孔的精加工时所用的铰刀与上述情况相同,刀具全长、刃长越长,越会对加工精度造成不良影响。

使用长颈型钻头进行的深孔加工

要解决此类刀具的刚性问题,使用加入长颈结构的立铣刀式钻头会比较有效。
颈部设计可确保在保持刚性的状态下靠近加工部位,因此可避免图1所示的刚性不足、颤振等问题。



6、希望提高塑料模具特有的浇口加工等的效率模具浇口采用电火花加工比较费时,希望能有节约加工时间又避免使用复杂加工程序的方法。

点浇口导套加工

使用钻头加工底孔后,将工件安装在车床上,然后通过专用刀具加工。
(加工步骤)
①使用不同规格的钻头进行台阶加工。
②使用专用刀具,对浇口的SR部、先端部分别进行精加工。



潜式浇口加工

使用钻头对底孔进行了台阶加工后,通过专用刀具进行精加工。
(加工步骤)
①将工件置于老虎钳上。使用不同规格的钻头进行台阶加工(加工余量精确到百分位)。
②使用润滑性能高的切削液,通过专用刀具进行精加工。



7、希望一把钻头就能实现包括孔精加工在内的所有加工钻孔后为了提高孔壁面粗糙度,进行铰孔加工。但是对于并非追求高孔径精度的孔,加工底孔时如果有一种可使孔的内表面光洁、美观的钻头,则有助于缩短加工时间。

普通钻头的结构与孔加工

如上图中所示,钻头的外周部有用以确保直线行进性为目的的导向部分,但孔内表面的精加工功能并不强大。
因此,即便是再优质的钻头,依靠其对加工表面粗糙度高的孔进行精加工时,效果不容乐观。而且,即使在提高孔径精度、加工表面粗糙度的基础上抑制跳动精度等,也存在一定的限度。
同时进行底孔加工与孔内表面的精加工时,必须使用兼具两者功能的复合刀具。

使用带辊光刃型钻头进行的孔加工

带辊光刃型钻头具有铰刀特有的孔内表面精加工功能(=辊光刃),是上述复合刀具中的典型示例。
外周采用带辊光刃的刃带部设计,可提高孔径精度与加工表面精度,并同时实现底孔加工与孔内表面的精加工,以此缩短加工工序、降低成本。