鑽尖修磨與在圓柱面上鑽孔

   時間:2014-03-12 02:54:31
鑽尖修磨與在圓柱面上鑽孔簡介
Kennametal公司的技術專家Mike Plankey針對在柱面上鑽孔提出幾點意見。首先,可以在工件表面用中心鑽鑽孔定位,使鑽孔有一個準確的開始點,……
鑽尖修磨與在圓柱面上鑽孔正文

Kennametal公司的技術專家Mike Plankey針對在柱面上鑽孔提出幾點意見。首先,可以在工件表面用中心鑽鑽孔定位,使鑽孔有一個準確的開始點,另一個意見是採用十字修磨的鑽尖鑽頭,它能使鑽刃一開始切削就立刻接觸到工件表面,可防止鑽孔錯位。 

精密鑽頭公司高級技師Jim Geske說,對於在柱面上鑽孔的鑽頭,至少有四種自定心鑽尖刃磨型式是很有效的:螺旋面修磨、Bickford修磨、四小平面修磨和十字修磨。 

Bickford修磨和螺旋面修磨有些相似:都有螺旋狀鑽尖,如果在薄壁管上鑽公差要求較嚴的孔,則用Bickford修磨型式可能會更好,因為可從零件內孔先看到鑽尖突出部位。用這兩種修磨型式修磨的鑽尖,其橫刃處形成一凸起高度,從而賦予它自定心能力。然而,Geske說:「Bickford修磨對於整體硬質合金鑽頭是不合適的,因為這種修磨,需要大約9種不同直徑的金剛石砂輪,成本太高。」此時刀具製造商應考慮選用60°或90°(加於鑽頭外緣轉角處)的螺旋面修磨。 

四平面修磨也與Bickford修磨和螺旋面修磨相類似,但它有兩個主后角和兩個第二后角形成的四個平面,這四個平面形成一個自定心的尖點。Geske說,四平面修磨也有兩種型式:四面交迭和四面交在中心。交迭型主後面寬度與鑽心厚度相同。這時主后角決定了鑽頭的橫刃斜角,自然是后角越大,橫刃斜角也就越大。

對於在凸起表面上鑽孔,Geske推薦用四面交於中心的型式。因為製造廠希望所有的主、副後面都正好交於鑽頭的中心上,以保證自定心能力。 

Performedge公司的Don Strubler副經理在談到十字修磨的優點時說,大多數硬質合金鑽頭都用十字修磨或S型修磨。十字修磨減少了鑽頭的軸向壓力,鑽尖進入工件輕快,又能自定心,這對鑽削圓形零件中心線上的孔時很重要。 

十字修磨是一種常用的修磨型式:P3、P5和P9。P3鑽尖角為135°,P5為118°,而P9是鈷類硬質合金做成的P3鑽頭,鑽尖角也是135°。十字修磨鑽頭自定心性能很好,例如,直徑6.35mm~12.7mm的鑽頭,十字修磨形成一個只有0.05mm~0.2mm的鑽芯厚度,如同針尖一樣,可自定心。
 Superion公司經理Choiniere說,為了在凸起表面上鑽孔,通常在鑽頭上做出一個自定心的尖點,以確保這個尖點先於鑽頭外徑接觸工件,即假如操作者要在傾斜15°的凸起表面上鑽孔,那麼所有鑽頭的切削刃傾斜角度必須大於15°,以便使鑽頭鑽尖能先接觸工件表面,否則,操作者必須藉助有較平端刃的刀具(如立銑刀)先銑一下,一般在大於6°的斜面上鑽孔時,應用立銑刀進行預加工,可防止鑽孔時產生偏移或引偏。

根據Geske介紹,選擇鑽頭與鑽孔的深度有關。因為這將影響到鑽頭的型式(如鑽頭是常規槽形,還是拋物線槽形)。孔深大於4倍直徑時,推薦用拋物線槽形鑽頭。它的溝槽較寬,允許用較快的切削速度及較大的孔深。 

刀具設計 

一旦鑽尖進入工件表面,鑽尖的幾何形狀立即就處於次要地位。其它需要考慮的因素就凸現出來,像排屑性能和剛性等。鑽頭不僅需要有適當形狀的鑽尖,它還必須始終保持足夠的剛性。在圓柱面等凸起表面鑽孔,幾乎都用較短的鑽頭,特別是那些用動力頭的工序。 

一家生產整體硬質合金鑽頭的CJT KOOICarb公司的銷售部副經理Tom Trost說,該公司生產的短長度整體硬質合金鑽頭,30%是140°的鑽尖角。TiN塗層、十字修磨鑽頭已成為該公司市場上的常規產品。

設計鑽頭時,應充分考慮鑽頭的排屑性能。對於鑽3~4D深度的鑽頭,Strubler說,大多數鑽頭製造廠都加寬了其鑽頭的溝槽。近幾年來,這些廠家都學會了熟練地操作砂輪,製作改進的溝槽形式。對於硬質合金鑽頭,採用溝槽底部平行或是較小的芯厚增量,這樣溝槽變得較大。而對於高速鋼鑽頭,正好相反,為了保持所需剛性,芯厚增量較大而溝槽變得較小,排屑空間小,造成排屑困難。 

速度、進給和冷卻 

Strubler強調,在開始鑽入時,要用較慢的進給量。有時也用一些特殊的辦法或程序,如主軸旋轉、進給採用「啄擊」方式,或重複進給,之後退出孔外。Strubler說,這實際上對硬質合金鑽頭不利,因為當退回鑽頭時,有一部分切屑留在孔底,而硬質合金鑽頭再以高速、高進給切入時碰撞切屑,可導致鑽頭損壞。為解決這一問題,推薦鑽削中加入短暫的進給停頓,然後再開始進給。 

關於正確使用冷卻液問題,Trost說,多數操作人員在鑽孔時,直接使用切削油冷卻,但可能受到環保等問題的制約。用油和水的乳化液冷卻效果很好。切削時用了較多的潤滑,使主軸輕快,減少了功率需求,減少了摩擦。

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