使用高速鋼鉆頭時,如果對切削刃部(頂角,橫刃,前角,后角等)不作任何刃磨就使用,或者無目的、無要求的妄磨,這是不合理的使用。要物盡其用,必須按被加工材料的不同性質(zhì),對鉆頭進行不同的刃磨,這樣才能使鉆頭真正發(fā)揮應(yīng)有的效能。
鉆頭刃磨前必須了解鉆頭的結(jié)構(gòu)和被加工材料的特性以及兩者之間的矛盾,了解在鉆孔中所產(chǎn)生的問題,這樣才能有針對性地進行刃磨,解決問題。
一、加工不同材料時所產(chǎn)生的問題和解決方法
1.鑄鐵一硬度低(一般為175-250hb),強度低,脆性大,塑性變形小,導(dǎo)熱率較低,組織較松,切屑成粉碎狀,鉆頭的磨損幾乎全在后面上,外圓轉(zhuǎn)角處磨損zui大,阻礙了刀具壽命和生產(chǎn)效率的提高。
對于以上問題可采取下列辦法:
a.鉆頭采用雙重頂角外緣轉(zhuǎn)角處易磨損,那么就干脆先磨去而形成雙頂角(見圖1),這樣可將鉆頭壽命提高1~2倍。
b.適當(dāng)加大后角。外刃后角采用13°~16°以減少摩擦,提高鉆頭壽命。
c.鉆削時要加大進給量,并適當(dāng)降低切削速度,而不宜采用高轉(zhuǎn)速小進給量。
d.如果采用冷卻液,切不可斷續(xù)使用,同時流量要適當(dāng),否則,量少和斷續(xù)將造成孔的局部硬化,而且粉末狀切屑研磨刃口也會加快鉆頭磨損。
2.高強度鋼一如工具鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼等。鉆孔時,鉆頭切削刃磨損較快,壽命較短。
對于以上問題,可采用下列辦法:
a.選用高性能高速鋼或硬質(zhì)合金制作的鉆頭。
b.對硬而脆的鋼材,可減小鉆頭外刃部的前角,以提高刃口強度;對硬而塑性好的鋼材,就不必減小。
c.頂角選用118°左右即可。
d.采用含磷的切削油作冷卻液。
3.不銹鋼—一般為馬氏體、鐵素體和奧氏體等三類不銹鋼。馬氏體不銹鋼能抗大氣腐蝕,機械性能好,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理可改善切削性能,如果硬度高于30hrc,則鉆頭磨損較快。鐵素體不銹鋼的含鉻量比馬氏體不銹鋼高,故熱處理不能強化,其切削性能比馬氏體不銹鋼差。奧氏體不銹鋼的機械強度與中碳鋼相近,而其塑性、韌性較高,在切削時負荷很大,切削過程中加工硬化現(xiàn)象嚴重,導(dǎo)熱差,切削熱集中在鉆頭的刃口處,在切削過程中易產(chǎn)生積屑瘤,以及它組織中含有少量的碳化鈦,致使鉆頭很快磨損。
對以上問題,可采用下列辦法:
a.適當(dāng)選用較大的進給量和較低的切削速度,這樣有利于切屑折斷,可有效地提高鉆頭壽命。
b.頂角加大(2φ=135°~140°),可提高鉆頭壽命。
c.刃磨鉆頭頂角時,兩個鉆刃必須對稱。
d.機床和裝夾夾頭的剛性要好。
e.冷卻液要充分。
4.鈦合金一具有高強度、比重小、耐腐蝕、耐低溫和耐高溫強度的特性。按其退火后的組織可分為α相鈦合金,β相鈦合金,α+β相鈦合金。α相鈦合金(ta類)不能熱處理強化,故室溫性能不高,具有中等塑性,可切削性尚可。β相鈦合金通過淬火時效處理,可獲得較高的室溫性能。α+β相鈦合金(tc類)加工時切屑與前面的接觸長度較短,切削力作用在刃口附近,由于導(dǎo)熱系數(shù)甚小,切削刃口溫度較高,加速了鉆頭磨損,而且由于加工硬化現(xiàn)象較嚴重,彈性系數(shù)較小,因此鉆孔的收縮量較大,也影響鉆頭的壽命。
對于以上問題,可采用下列解決辦法:
a.由于鈦合金彈性變形較大,孔易于收縮,故將鉆尖稍磨偏,以適當(dāng)加大孔的擴張量
b.加大主切削刃的后角和減小刃帶寬度以減小鉆頭與孔壁的摩擦。
c.在外緣轉(zhuǎn)角處磨出小頂角的過渡修光刃,以改善散熱條件(圖2)。
d.主切削刃處,適當(dāng)減小前角。
5.黃銅一鉆孔零件通常是鑄造黃銅,其特點是耐磨,抗腐蝕,但硬度和強度較低,切削負荷較小,而且塑性較差,切屑成碎片(但壓力加工黃銅的塑性較好,切屑不易斷)。在鉆削黃銅過程中經(jīng)常會發(fā)生“扎刀”現(xiàn)象,也就是鉆頭自動切入現(xiàn)象,尤其在即將鉆穿孔時更會自動竄下,很不安全,使孔出口處劃壞和帶毛刺或使鉆頭崩刃,重則鉆頭折斷。
對于以上問題,可采取下列解決方法:
a.要減少“扎刀”問題應(yīng)使切削刃不太鋒利,故而減小切削刃外緣處的前角τ=6°~8°。如果鉆削壓力加工黃銅工件,那么τ=10°(見圖3)。
b.修磨橫刃使其變窄,但要對稱,這樣可鉆出較理想的孔。
6.鋁合金—主要是鑄造鋁合金,鉆孔時易產(chǎn)生積屑瘤,鉆孔粗糙度差,當(dāng)鉆深孔時排屑較難,輕則使孔壁碰傷,重則切屑堵在鉆頭槽內(nèi),造成鉆頭折斷。鋁合金的彈性系數(shù)小,而線膨脹系數(shù)較大,因此在鉆孔中會發(fā)生孔收縮。鑄造鋁中含硅,硅的化合物很硬,會使鉆頭磨損加劇。但鋁合金強度低、硬度低,切削負荷就小。除純鋁外,一般鋁合金的塑性小,延伸率低,因此斷屑較順利。
對于以上問題,可采取下列解決辦法:
a.為防止鉆孔中的孔徑收縮,可加大后角,鉆尖可磨略偏一點。
b.鉆深孔時,頂角可選用2φ=135°~160°。
二、使用中幾點提示
1.必須制訂合理的鉆頭磨鈍標(biāo)準,及時重磨,以恢復(fù)其切削能力。
例如:鉆削一般結(jié)構(gòu)鋼,以鉆頭外緣轉(zhuǎn)角處的磨損極限來決定重磨,其磨損量△=(0.7~1.0)fo毫米(fo為刃帶寬度)。
2.要合理選用切削液,有效地減小鉆削中的摩擦和改善散熱條件。
鉆孔一般作為粗加工,切削液的主要作用是提高鉆頭壽命,也就是冷卻性能要好,通常采用乳化油水溶液,其熱容量大,導(dǎo)熱系數(shù)較高,具有良好的冷卻性能。如果鉆孔粗糙度和精度有所要求,那么應(yīng)采用以潤滑為主的切削油,如加工鋁合金工件時則采用機油與煤油的混合油為宜。
三、要想取得理想的切削效果和較高的生產(chǎn)效率必須做到:
1.按不同的被加工材料選用合適的鉆削刀具。
2.加工設(shè)備系統(tǒng)剛性較好,主軸有足夠的功率,工件夾持牢固可靠(圖4)。
3.刀具夾持后鉆尖處徑向圓跳動應(yīng)在0.02mm以內(nèi),對于工件旋轉(zhuǎn)的加工方式,工件旋轉(zhuǎn)中心與刀具中心線的偏差應(yīng)在0.02mm以內(nèi)(圖5)。
4.刀具夾持懸伸部分應(yīng)盡可能地短,以增強其安裝剛性(圖6)。
5.采用外冷卻方式時,冷卻液必須充分(圖7)。