全國24小時服務(wù)熱線： 1363681665915029255193
最近在德國金屬加工行業(yè)所做的一項調(diào)查表明，鉆削加工是機械加工車間耗時最多的工序。事實上，在所有的加工工時中，有36％消耗在孔加工操作上。與此對應(yīng)的是，車削加工耗時為25％，銑削加工耗時為26％。因此，采用高性能整體硬質(zhì)合金鉆頭取代高速鋼和普通硬質(zhì)合金鉆頭，能夠大幅度減少鉆削加工所需的工時，從而降低孔加工成本。過去幾年來，切削加工參數(shù)（尤其是切削速度）在不斷提高，特別是高性能整體硬質(zhì)合金鉆頭的切削速度提高明顯。20年前，整體硬質(zhì)合金鉆頭的典型切削速度為60～80m/min。如今，在機床能夠提供足夠的功率、穩(wěn)定性和冷卻液輸送能力的條件下，采用200m/min的切削速度鉆削鋼件已不足為奇。盡管如此，與車削或銑削加工的一般切削速度相比，鉆削加工在加工效率上還有很大的提高潛力。
整體硬質(zhì)合金鉆頭對于基體的韌性要求很高，而鉆頭的磨損在可控和均勻穩(wěn)定的情況下是可以接受的。因此，典型的鉆削刀具牌號比車削或銑削刀具含有更多的鈷元素。 鉆頭材質(zhì)通常采用微細晶粒硬質(zhì)合金，以提高切削刃強度，確保均勻磨損而不發(fā)生崩刃。用硬質(zhì)合金鉆頭加工時通常要使用水基切削液，因此切削刃處的溫度并不太高，但要求鉆頭具有抗熱沖擊性。性能最佳的鉆頭牌號是典型的純碳化鎢材料，而無需大量添加碳化鉭或碳化鈦。 對于整體硬質(zhì)合金鉆頭而言，涂層必須發(fā)揮比僅僅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。涂層必須在刀具與工件材料之間提供隔熱層并保持化學(xué)惰性；必須將工件材料與涂層之間的粘結(jié)作用降至最低以減小摩擦；涂層表面必須盡可能光滑；此外，麻花鉆的涂層還必須具有抗裂紋擴散能力。鉆削加工的動力學(xué)特性可能會引起微裂紋，為了保持刀具壽命，就必須阻止裂紋擴散。通過選擇正確的涂層工藝和生成適當(dāng)?shù)耐繉语@微結(jié)構(gòu)，可使涂層材料處于壓應(yīng)力狀態(tài)下，從而大幅度延長刀具壽命。 采用多層涂層可以獲得良好的使用效果。多層涂層能阻止微裂紋在各層涂層之間擴散，即使有個別涂層出現(xiàn)損壞和剝落，其它的涂層仍可對硬質(zhì)合金基體起到保護作用。對于鉆削刀具，采用納米涂層和精確定制涂層也具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?例如，一種頂層采用TiN的新型TiAlN納米涂層可使在鉆削加工不銹鋼時遇到的許多問題迎刃而解。平滑的TiN頂層涂層可減小刀具與工件材料的粘結(jié)與摩擦，而下層的TiAlN納米涂層可為刀具提供硬度和耐磨性。這種涂層具有極佳的防裂紋擴散性和防熱震性，在鉆削不銹鋼時切削速度可達70～80m/min，幾乎是常規(guī)鉆頭的2倍。
為了充分發(fā)揮現(xiàn)代硬質(zhì)合金基體和表面涂層的優(yōu)異性能，就必須對鉆頭的幾何參數(shù)和鉆型進行優(yōu)化設(shè)計，必須根據(jù)加工用途對鉆尖、鉆尖角、刃帶形狀、切削刃制備、排屑槽型、排屑槽和刃帶的數(shù)量等進行合理調(diào)整。 高效切削鉆頭一般都采用四種鉆尖幾何形狀中的一種。其中，帶橫刃的四面體鉆尖容易磨制，同時易于控制磨削公差，但它的中心余隙較小，當(dāng)進給量較大時后刀面會與孔底接觸，因此影響進給率的提高。另一種是錐形鉆尖，與四面體鉆尖相比它的中心余隙較大，因此鉆削時產(chǎn)生的軸向推力較小，但這種鉆尖幾何形狀較為復(fù)雜，不易保證刀具制造和管理的一致性。除上述兩種鉆尖型式外，可供選擇的還有螺旋鉆尖，它又分為兩種不同類型：傳統(tǒng)的螺旋鉆尖帶有一個排屑槽，切屑可從中心部位排出；新型螺旋鉆尖則同時磨制出排屑槽和后刀面，從而可消除鉆削臺階，進一步改善切屑流。由于這兩種鉆尖設(shè)計的中心余隙大于其它幾種鉆尖幾何形狀，因此具有很高的進給能力。此外，新型螺旋鉆尖還具有高速切削能力，并能以較小的軸向推力進行鉆削。這種鉆尖幾何形狀的唯一缺點是制造鉆頭時所需的磨削工藝比較復(fù)雜。
在選擇鉆頭時，除刀具壽命和加工速度外，另一個需要考慮的主要因素是孔的加工質(zhì)量。近年來，如何減少毛刺成為關(guān)注的重點。去毛刺是一種典型的手工工序，加工成本很高，如果操作不當(dāng)，還可能引起嚴重問題。 整體硬質(zhì)合金鉆頭在高速回轉(zhuǎn)和進給時會對工件材料產(chǎn)生很大壓力。因此，采用常規(guī)的鉆型設(shè)計或鉆尖角度加工時，會在通孔的出口處產(chǎn)生較大毛刺。為解決這一問題，最簡單的方法是將鉆尖角增大到135°~145°，鉆尖角在此范圍內(nèi)的鉆頭可在孔的出口處產(chǎn)生一個圓盤，并使工件材料始終處于拉應(yīng)力作用下，使材料易于切削而不只是將其推出工件之外。切削刃制備、鉆頂?shù)估饧捌渌鼛缀螀?shù)優(yōu)化措施也會對減少毛刺起到很大作用。 在鉆削灰鑄鐵和延性鑄鐵時則會產(chǎn)生完全不同的問題。在通孔的出口處更容易出現(xiàn)材料崩碎現(xiàn)象而不是形成毛刺。材料崩碎不僅會影響工件質(zhì)量，還可能導(dǎo)致鉆頭破損。專為鑄鐵加工而設(shè)計的鉆頂?shù)估饪梢允广@頭以非常平穩(wěn)的方式鉆出工件，并保持切削直至最后一轉(zhuǎn)，從而有助于避免材料崩碎現(xiàn)象的發(fā)生。 鉆尖設(shè)計需要根據(jù)排屑槽的幾何參數(shù)而不斷調(diào)整。 整體硬質(zhì)合金鉆頭對于基體的韌性要求很高，而鉆頭的磨損在可控和均勻穩(wěn)定的情況下是可以接受的。因此，典型的鉆削刀具牌號比車削或銑削刀具含有更多的鈷元素。 鉆頭材質(zhì)通常采用微細晶粒硬質(zhì)合金，以提高切削刃強度，確保均勻磨損而不發(fā)生崩刃。用硬質(zhì)合金鉆頭加工時通常要使用水基切削液，因此切削刃處的溫度并不太高，但要求鉆頭具有抗熱沖擊性。性能最佳的鉆頭牌號是典型的純碳化鎢材料，而無需大量添加碳化鉭或碳化鈦。 對于整體硬質(zhì)合金鉆頭而言，涂層必須發(fā)揮比僅僅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。涂層必須在刀具與工件材料之間提供隔熱層并保持化學(xué)惰性；必須將工件材料與涂層之間的粘結(jié)作用降至最低以減小摩擦；涂層表面必須盡可能光滑；此外，麻花鉆的涂層還必須具有抗裂紋擴散能力。鉆削加工的動力學(xué)特性可能會引起微裂紋，為了保持刀具壽命，就必須阻止裂紋擴散。通過選擇正確的涂層工藝和生成適當(dāng)?shù)耐繉语@微結(jié)構(gòu)，可使涂層材料處于壓應(yīng)力狀態(tài)下，從而大幅度延長刀具壽命。 采用多層涂層可以獲得良好的使用效果。多層涂層能阻止微裂紋在各層涂層之間擴散，即使有個別涂層出現(xiàn)損壞和剝落，其它的涂層仍可對硬質(zhì)合金基體起到保護作用。對于鉆削刀具，采用納米涂層和精確定制涂層也具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?例如，一種頂層采用TiN的新型TiAlN納米涂層可使在鉆削加工不銹鋼時遇到的許多問題迎刃而解。平滑的TiN頂層涂層可減小刀具與工件材料的粘結(jié)與摩擦，而下層的TiAlN納米涂層可為刀具提供硬度和耐磨性。這種涂層具有極佳的防裂紋擴散性和防熱震性，在鉆削不銹鋼時切削速度可達70～80m/min，幾乎是常規(guī)鉆頭的2倍。 為了充分發(fā)揮現(xiàn)代硬質(zhì)合金基體和表面涂層的優(yōu)異性能，就必須對鉆頭的幾何參數(shù)和鉆型進行優(yōu)化設(shè)計，必須根據(jù)加工用途對鉆尖、鉆尖角、刃帶形狀、切削刃制備、排屑槽型、排屑槽和刃帶的數(shù)量等進行合理調(diào)整。
高效切削鉆頭一般都采用四種鉆尖幾何形狀中的一種。其中，帶橫刃的四面體鉆尖容易磨制，同時易于控制磨削公差，但它的中心余隙較小，當(dāng)進給量較大時后刀面會與孔底接觸，因此影響進給率的提高。另一種是錐形鉆尖，與四面體鉆尖相比它的中心余隙較大，因此鉆削時產(chǎn)生的軸向推力較小，但這種鉆尖幾何形狀較為復(fù)雜，不易保證刀具制造和管理的一致性。除上述兩種鉆尖型式外，可供選擇的還有螺旋鉆尖，它又分為兩種不同類型：傳統(tǒng)的螺旋鉆尖帶有一個排屑槽，切屑可從中心部位排出；新型螺旋鉆尖則同時磨制出排屑槽和后刀面，從而可消除鉆削臺階，進一步改善切屑流。由于這兩種鉆尖設(shè)計的中心余隙大于其它幾種鉆尖幾何形狀，因此具有很高的進給能力。此外，新型螺旋鉆尖還具有高速切削能力，并能以較小的軸向推力進行鉆削。這種鉆尖幾何形狀的唯一缺點是制造鉆頭時所需的磨削工藝比較復(fù)雜。 在選擇鉆頭時，除刀具壽命和加工速度外，另一個需要考慮的主要因素是孔的加工質(zhì)量。近年來，如何減少毛刺成為關(guān)注的重點。去毛刺是一種典型的手工工序，加工成本很高，如果操作不當(dāng)，還可能引起嚴重問題。 整體硬質(zhì)合金鉆頭在高速回轉(zhuǎn)和進給時會對工件材料產(chǎn)生很大壓力。因此，采用常規(guī)的鉆型設(shè)計或鉆尖角度加工時，會在通孔的出口處產(chǎn)生較大毛刺。為解決這一問題，最簡單的方法是將鉆尖角增大到135° ～145°，鉆尖角在此范圍內(nèi)的鉆頭可在孔的出口處產(chǎn)生一個圓盤，并使工件材料始終處于拉應(yīng)力作用下，使材料易于切削而不只是將其推出工件之外。切削刃制備、鉆頂?shù)估饧捌渌鼛缀螀?shù)優(yōu)化措施也會對減少毛刺起到很大作用。 在鉆削灰鑄鐵和延性鑄鐵時則會產(chǎn)生完全不同的問題。在通孔的出口處更容易出現(xiàn)材料崩碎現(xiàn)象而不是形成毛刺。材料崩碎不僅會影響工件質(zhì)量，還可能導(dǎo)致鉆頭破損。專為鑄鐵加工而設(shè)計的鉆頂?shù)估饪梢允广@頭以非常平穩(wěn)的方式鉆出工件，并保持切削直至最后一轉(zhuǎn)，從而有助于避免材料崩碎現(xiàn)象的發(fā)生。 鉆尖設(shè)計需要根據(jù)排屑槽的幾何參數(shù)而不斷調(diào)整。
陜公網(wǎng)安備61019602000369號
