我花了 30 天掌握难加工材料的切削刀具

我花了 30 天掌握难加工材料的切削刀具

切削刀具

常规钻头加工

传统的 钻头 在加工不锈钢和耐热合金时,经常会遇到很大的问题。在加工过程中,会出现尖锐的啸叫声,刀具切削刃的磨损或崩刃迅速增加。典型的现象是副切削刃,也称为导刃崩刃。如果在钻合金时出现这种现象,最可能的结果是刀具寿命缩短甚至刀具报废。

钻头

硬质合金刀具修磨

重新磨削高质量的硬质合金工具通常不经济,甚至是不可能的。

硬质合金钻头导向刃崩裂是切削不锈钢和耐热合金材料时的一种典型现象。

造成上述现象的主要原因是钻具的振荡,而产生振荡现象的原因有很多种。一种原因是刀具受切削材料的作用而产生反弹。发生振荡时,刀具头部沿椭圆轨迹运动,而刀刃或刀尖则沿多边形(多数情况下为三角形)轨迹运动。这种运动对刀具的切削距离有不利的影响。钻具是否振荡及其振荡的大小,主要取决于刀头的刃磨形式、导刃类型、刃磨精度以及刃磨工作的精度。

对于硬质合金刀具的研磨,通常采用4面和锥面的研磨工艺。与传统的研磨工艺相比,这种独特的工艺要求在研磨切削刃时对钻头的中心进行深钻。工具头形状将确保更高的精度,并根据切削技术的最新研究成果尽可能地进行研磨。如果钻孔开始时的定心精度不高,工具可能因此产生较大的振幅,这也可能导致加工过程中的精度下降。

磨削误差如同心度低或刀具对称度低会加剧上述现象。外围环节的误差会进一步影响加工精度。因此,首先需要合并夹紧系统和机床主轴的偏差和公差,例如同心度偏差和倾斜度。最后,钻头和机床之间产生的扭转和轴向振动以及低频弯曲振动(摆动运动)会导致孔径出现角度或不圆。

 钻头

工具强化振荡运动

不锈钢和耐热合金对钻孔工具的要求很高。由于工具材料的硬度高,因此需要很大的切削力。钢的可加工性受到冷作硬化倾向高、导热性低和韧性低的不利影响。材料的延展性意味着钻孔直径通常由于材料反弹而小于公称直径。直径和圆度的偏差会增加导向边缘上的压力,导致钻头和孔壁之间的接触增加,甚至可能导致钻头断裂。导向边缘上增加的压力主要与摩擦和局部温度升高有关,也可能导致材料边缘损坏。可以确定挤压或振动对刀尖造成的负载,这可以提前指出哪些区域会在标准使用寿命之前断裂。

钻头

切割参数

切削参数对钻孔质量也有影响,不仅包括切削速度,进给率也是决定性因素。目前,调质钢的最大切削速度约为每分钟200米,进给率一般可远高于每转0.1毫米。例如,直径为8.5毫米的钻头可承受每转0.25毫米甚至更高的进给率。较高的进给率可使钻头稳定,并略微消除摆动趋势。因此,可适当提高钻孔加工的质量。

但不锈钢及镍基合金受材料性能本身的限制,不能采用这么高的切削速度和进给量,否则钻头会过载,甚至损坏。一般情况下的进给量需要保持在较低的水平,远低于0.1毫米每转的进给量。由于钻头侧向切削刃在切入时不仅要切入工件,而且还要挤压工件,因此采用这样的参数有利于避免摆动运动。钻头会挤压工件表面。如果工件与钻头导刃发生干涉,那么对称性较好的钻头基本能保持稳定的切削过程,摆动运动也会遵循螺旋线进行。

切屑切削过程中产生的切屑需要快速从容屑槽中排出,另外还需要控制切屑产生速率,使其更顺畅地排出,避免损坏孔径内壁。调整后的容屑槽轮廓和优化的容屑形状可以使切屑尽可能地卷曲,根据不同的材料,切屑需要尽可能地卷曲在一起。另外还需要尽可能避免不受控制的短切屑进入容屑槽,对孔径内壁造成损坏。使用Y型钻头可以在保证相同使用寿命的同时获得更好的表面质量,同时保证切屑快速、顺畅地排入容屑槽。

钻头

锥形刀头

锥形头形状更利于定心。Y型钻头给人的第一印象是不同容屑槽之间的角度并不一致。三个导刃以字母Y的形式排列,尽管这种钻头只有两个切削刃。Y型钻头采用锥形头结构,经过精密研磨,确保精确定心。TiAlN涂层带来高耐磨性和生产效率,应用范围非常广泛。世界各地的钻头都可以在很短的时间内重新研磨和重新涂层。

Y型钻头上容屑槽的不同部位,能产生与导刃对齐的分力,有利于切削过程。

钻头

排屑槽不均匀

借助不均匀排列的容屑槽,可获得有方向性的切削力。沿力的方向,切削刃上有一条导刃(2),在钻头背部的末端还有一条导刃(3),Y形结构支撑着这一条额外的导刃。与上述两条刃相对布置的刃(1)上的载荷相应减小。在切削过程中,三条导刃起着不同的作用,导刃(1)负责切削,导刃(2)负责切削和支撑,导刃或滑刃(3)负责支撑。

这种结构布置,基本可以消除刀具的摆动,尤其在钻孔时,可以保证加工的圆度公差和圆柱度公差。如果进一步优化切削刃,可以最大程度地减少磨损。满足了钻孔加工对质量的较高要求,减少了对钻头,特别是切削刃和导刃施加的“压力”。

上述技术可适当延长刀具的切削距离,孔径与钻孔深度之间存在一定的规律性,如成品孔径略大于钻头的公称直径,即钻头不再卡在孔内,在良好的条件下可达到IT8的孔径质量,同一钻头钻出的首孔和末孔直径可保持连续稳定,铰刀、丝锥等后续工序的刀具寿命也可提高。

Y 型钻头已在许多场合成功使用。例如,即使在加工尚未生锈的不锈钢(如 1.3916、1.4350 或 1.4542)时也能获得良好的效果。在使用寿命期间,效率改善通常可达 100% 以上。即使在加工硬度为 55HRC 的热稳定甚至淬硬钢时,Y 型钻头仍能获得令人满意的结果。

Facebook
推特
红迪网
领英
三河产品
最近发布
热门博客
联系三河
联系表格演示