可轉位硬質合金鑲刃鑽頭是70年代中期推出的一種新型高效鑽削工具,它較大地提高了鑽削效率和加工質量,而且能降低成本並使鑽孔範圍擴大。目前,該鑽頭的極小直徑可達12.7mm,最大直徑約35Omm左右。
可轉位硬質合會鑽頭的結構如圖1所示,主要由鑽桿和用螺釘固定在鑽桿端部的硬質合金塗層刀片組成,該刀片是為鑽削加工而專門研製的。由於鑽頭切削時切削速度沿徑向變化,因此,要求刀片在不同的叨削刃處有不同的性能。另外,該刀片還具有加工多種材料的能力。
內外刀片的不對稱布置是可轉位硬質合金鑽頭的主要結構特點,順利排屑和充分冷卻是保正該鑽頭正常工作的重要條件。為此,Coromant U型鑽頭設計成能順利排屑的新型螺旋棲和貫穿鑽頭的冷卻通道(如圖2),直接引主切削區的冷卻掖便排屑更如順偏可靠。
與傳統高速鋼麻花鑽相比,可轉位硬質合金鑽頭具有以下特點:
鑽孔質量高
應用這種鑽頭鑽孔其表面粗糙度可達Ra1μm,用特製鑽套引導鑽孔時,孔的位置精度可得到較大提高。由於可轉位硬質合金鑽頭允許採用的切削速度可高達200~300m/min,從而大大提高了鑽削效率。
鑽頭直徑精確可調。
這種可調鑽頭的直徑增量為0.05mm,一種鑽頭就可滿足一定尺寸範圍的鑽孔需要,減少了鑽頭備量。同時,該鑽頭易於實現精確預調,為在加工中心和其他數控機床的使用提供了方便。
鑽頭壽命長
這種鑽頭由於使用徐層可轉位硬質合金刀片,延長了鑽頭使用壽命。
更換刀片迅速方便。
這種可調鑽頭,由於鑽頭可調刀片磨鈍后只需轉換刀刃位置即可使用,簡化了調刀操作。
適宜在各種表面直接鑽削
這種鑽頭,由硬質合金刀片組成,刃口鋒利,該鑽頭能在各種平面、斜面和曲面上直接鑽孔而無需預鑽中心孔。
最小直徑受限制
該鑽頭受刀片緊固結構尺寸的限制,直徑不能太小,目前鑽頭最小直徑為12.7mm。
要求機床剛性高
若機床剛性差,系統剛性不足時,易產生振動,影響加工精度,嚴重的振動,可造成刃口碎裂。
3 切削用量選擇
高切速大進給是可種位硬質合金鑽頭的顯著特點.在工藝系統具有高剛性和充分冷卻潤滑的情況下,切削用量可按附表推薦的數據選擇。
工件材料 | 切削速度(m/min) | 進給量(mm/r) | ||
---|---|---|---|---|
D≤25 | D=25~40 | D>40 | ||
碳鋼和低合金鋼 | 180~320 | 0.05~0.1 | 0.1~0.25 | 0.15~0.3 |
不鏽鋼 | 120~280 | ≤0.1 | 0.1~0.25 | 0.12~0.3 |
鑄鐵 | 100~180 | ≤0.12 | 0.1~0.3 | 0.2~0.4 |
鋁 | 250~450 | ≤0.15 | 0.15~0.3 | 0.15~0.4 |
使用可轉位硬質合金鑽頭鑽孔時,機床切削功率按下式計算:
N= | v·S·r·Ks | (kW) |
61·2h |
式中:v——切削速度,m/min
S——鑽頭進給量,mm/r
r——切屑橫截面重心半徑,mm
D——鑽孔直徑,mm
Ks——單位切削力,N/mm2,對於中碳鋼從為2175N/mm2,對於不鏽鋼和鑄鐵分別為2530N/mm2和1140NN/mm2,鋁為640N/mm2
h——機床傳動效率,一般取h=0.8
軸向進給力可按下式近似計算
F≈0.7S×(D/2)×Ks(N)
該鑽頭可獲得很高的生產率。例如,用Coromant U型鑽頭在不鏽鋼上鑽削直徑14.2mm、深56mm的孔,選取切削速度v=123m/min,進給量S=0.06mm/r時,鑽孔時間在2Os以內,孔的表面粗糙度達Ra1. 35μm;在鋼板上鑽削直徑13.5mm, 深28mm的孔,選取切削速度為170m/min,進給量0.04mm/r時,鑽削時間僅需6s;而用高速鋼麻花鑽以20m/min的切削速度和0.1mm/r的進給量鑽削同樣的孔則需要36s,是Coromant U型鑽頭鑽削時間的6倍,可見可轉位硬質合金鑽頭的加工效率之高。此外,該鑽頭使用壽命長,其鑽頭壽命的累積鑽深可達16m。