鉆削與鉆頭

liuxin

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" ~ ~ F! S7 P# h; L4 T$ q# }1 X( V& e4 W H- E! ?$ m- O9 K! T. Y6 K9 R 锪沉孔 ) ?$ Y6 {: g' Q5 q! }8 J& f9 V6 M 锪錐孔 锪孔口平面 ' @0 t! E$ S6 j8 ] 圖1 锪孔 鉆削 用各種鉆頭進行鉆孔、擴孔或锪孔的切削加工。鉆孔是用麻花鉆、扁鉆或中心孔鉆等在實體材料上鉆削通孔或盲孔。擴孔是用擴孔鉆擴大工件上預制孔的孔徑。锪孔是用锪孔鉆在預制孔的一端加工沉孔、錐孔、局部平面或球面等，以便安裝緊固件。鉆削方式主要有兩種：①工件不動，鉆頭作旋轉運動和軸向進給，這種方式一般在鉆床、鏜床、加工中心或組合機床上應用；②工件旋轉，鉆頭僅作軸向進給，這種方式一般在車床或深孔鉆床上應用。麻花鉆的鉆孔孔徑范圍為0.05～100mm，采用扁鉆可達125mm。對于孔徑大于100mm的孔，一般先加工出孔徑較小的預制孔(或預留鑄造孔)，而后再將孔徑鏜削到規定尺寸。 # E4 B" ^+ {' r; R* i7 U A( g8 F; v, V 圖2 麻花鉆的鉆削要素 8 Z' O$ n+ T: X' V! O9 S& R 鉆削時，鉆削速度v是鉆頭外徑的圓周速度(米/分)；進給量f是鉆頭(或工件)每轉鉆入孔中的軸向移動距離(mm/r)。圖2是麻花鉆的鉆削要素，由于麻花鉆有兩個刀齒，故每齒進給量af=f/2(mm/齒)。切削深度ap有兩種：鉆孔時按鉆頭直徑d的一半計算；擴孔時按(d-d0)/2計算，其中d0為預制孔直徑。每個刀齒切下的切屑厚度a0=afsinKr，單位為mm。式中Kr為鉆頭頂角的一半。使用高速鋼麻花鉆鉆削鋼鐵材料時，鉆削速度常取16～40米/分，用硬質合金鉆頭鉆孔時速度可提高1倍。 " f H) z" \0 w6 n" S' D% ? 鉆削過程中，麻花鉆頭有兩條主切削刃和一條橫刃，俗稱“一尖(鉆心尖)三刃”，參與切削工作，它是在橫刃嚴重受擠和排屑不利的半封閉狀態下工作，所以加工的條件比車削或其他切削方法更為復雜和困難，加工精度較低，表面較粗糙。鉆削鋼鐵材料的精度一般為IT13～10，表面粗糙度為Ra20～1.25μm，擴孔精度可達IT10～9，表面粗糙度為Ra10～0.63μm。鉆削加工的質量和效率很大程度上決定于鉆頭切削刃的形狀。在生產中往往用修磨的方法改變麻花鉆頭切削刃的形狀和角度以減少切削阻力，提高鉆削性能，中國的群鉆就是采用這種方法創制出來的。 當鉆孔的深度l與直徑d之比大于6時，一般視為深孔鉆削。鉆削深孔的鉆頭細長，剛度差，鉆削時鉆頭容易偏斜并與孔壁發生摩擦，同時對鉆頭的冷卻和排屑也較困難。因此，當l/d大于20時需要采用專門設計的深孔鉆，并輸入一定流量和壓力的切削液加以冷卻和把切屑沖刷出來，才能達到較高的鉆削質量和效率。 v6 e; ]7 y6 ~# x! I7 [* x7 Z m3 w2 i b8 y, l 錐柄麻花鉆 直柄麻花鉆 . c& _+ g* A+ Z4 @- V 扁鉆 中心鉆 锪鉆 ' m3 Z; S2 F6 ~/ ~3 {7 ~0 Z$ U 擴孔鉆 , d% W# V$ A; }2 d4 q 圖3 各類鉆頭 . {& O! d& F. d# G; d0 k 鉆頭 用以在實體材料上鉆削出通孔或盲孔，并能對已有的孔擴孔的刀具。常用的鉆頭主要有麻花鉆、扁鉆、中心鉆、深孔鉆和套料鉆。擴孔鉆和锪鉆雖不能在實體材料上鉆孔，但習慣上也將它們歸入鉆頭一類。 麻花鉆是應用最廣的孔加工刀具。通常直徑范圍為0.25～80mm。它主要由工作部分和柄部構成。工作部分有兩條螺旋形的溝槽，形似麻花，因而得名。為了減小鉆孔時導向部分與孔壁間的摩擦，麻花鉆自鉆尖向柄部方向逐漸減小直徑呈倒錐狀。麻花鉆的螺旋角主要影響切削刃上前角的大小、刃瓣強度和排屑性能，通常為25°～32°。螺旋形溝槽可用銑削、磨削、熱軋或熱擠壓等方法加工，鉆頭的前端經刃磨后形成切削部分。標準麻花鉆的切削部分頂角為118°，橫刃斜角為40°～60°，后角為8°～20°。由于結構上的原因，前角在外緣處大 向中間逐漸減小，橫刃處為負前角(可達-55°左右)，鉆削時起擠壓作用。為了改善麻花鉆的切削性能，可根據被加工材料的性質將切削部分修磨成各種形狀(如群鉆)。麻花鉆的柄部形式有直柄和錐柄兩種，加工時前者夾在鉆夾頭中，后者插在機床主軸或尾座的錐孔中。一般麻花鉆用高速鋼制造。 焊硬質合金刀片或齒冠的麻花鉆適于加工鑄鐵、淬硬鋼和非金屬材料等，整體硬質合金小麻花鉆用于加工儀表零件和印刷線路板等。 8 `/ o+ i5 ~' p8 l; \3 s- j6 L L8 A: y) A7 ~# B) g( W6 {1 M- t& a/ @" k. Y$ c8 [# c2 M8 x' E/ }$ ^3 R O9 q$ u 圖4 麻花鉆的結構 扁鉆的切削部分為鏟形，結構簡單，制造成本低，切削液容易導入孔中，但切削和排屑性能較差。扁鉆的結構有整體式和裝配式兩種。整體式主要用于鉆削直徑0.03～0.5mm的微孔。裝配式扁鉆刀片可換，可采用內冷卻，主要用于鉆削直徑25～500mm的大孔。 0 }. r3 B* z0 E+ y0 Z2 C 深孔鉆通常是指加工孔深與孔徑之比大于6的孔的刀具。常用的有槍鉆、BTA深孔鉆、噴射鉆、DF深孔鉆等。套料鉆也常用于深孔加工。 * ^# a; f- M8 g0 ]7 a, I, L 擴孔鉆有3～4個刀齒，其剛性比麻花鉆好，用于擴大已有的孔并提高加工精度和光潔度。 % ]6 V5 O3 Y2 t3 c2 w 锪鉆有較多的刀齒，以成形法將孔端加工成所需的形狀，用于加工各種沉頭螺釘的沉頭孔，或削平孔的外端面。 ; k: T: R9 L. a2 |8 y3 K 中心鉆供鉆削軸類工件的中心孔用，它實質上是由螺旋角很小的麻花鉆和锪鉆復合而成，故又稱復合中心鉆。

liling0106

不錯！很有用

cy6898

很不錯，意猶未勁

liuxin

                    拋物線型鉆頭在深孔加工中的應用
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$ w8 N6 c& i% n4 f. w     當機械加工工藝人員為某一特定的孔加工任務選擇鉆頭時，首先需要考慮被加工孔的深度，被加工的孔越深，則加工過程中需要排出的切屑量越大，如果加工中產生的切屑不能及時、有效地排出，則可能阻塞鉆頭的排屑槽，從而延緩加工進程，并最終影響孔的加工質量。因此，有效排屑是成功完成任何材料的孔加工任務的關鍵因素。
$ D: D: P5 P/ h0 j9 x      
     鉆頭的長徑比
      
     當工藝人員為特定的孔加工任務選擇最合適的鉆頭類型時，需要計算鉆頭的長徑比。長徑比為被加工孔的深度與鉆頭直徑之比，例如，鉆頭直徑為12.7mm，需要加工的孔深度為38.1mm，則其長徑比為3:1。當長徑比約為4:1或更小時，大多數標準麻花鉆頭的排屑槽均能較順利地排出鉆頭切削刃切除的切屑。而當長徑比超出上述范圍時，則需采用專門設計的深孔鉆頭才能實現有效的加工。
: E; T$ ]5 b1 Y& N: e7 b        
2 u' d" U/ X# A5 @# z9 x    一旦被加工孔的長徑比大于4:1，標準麻花鉆就很難將切屑頂離切削區并排出孔外，切屑很快會阻塞鉆頭排屑槽，此時需要停止鉆削，從孔中退出鉆頭，清除排屑槽中的切屑，然后重新下鉆繼續切削，上述操作需重復多次才能加工出要求的孔深，這種鉆削方式通常稱為“啄擊”法。采用“啄擊”法加工深孔會縮短刀具壽命，降低加工效率，影響被加工孔的質量。每一次將鉆頭從孔中退出，清除切屑后重新插入孔中時，都有可能偏離孔的中心線，從而使孔徑變大，超出規定的尺寸公差范圍。
( [8 z+ D! p- X% C      
' w# M8 v7 U- |) M$ m* c/ w     為了解決深孔加工難題，近年來鉆頭制造商開發出了兩種新型深孔加工鉆頭——普通拋物線型鉆頭和寬刃拋物線型鉆頭。
      
, p, d+ w3 c8 u     普通拋物線型鉆頭
2 Z, _/ u: L: O7 a8 O& F2 D        
    拋物線型鉆頭的排屑槽型為拋物線，專門用于連續鉆削加工長徑比達15:1、材料硬度不超過25～26HRC(包括低碳鋼、各種鋁合金、銅合金等)的深孔。例如，直徑為12.7mm的拋物線型鉆頭可成功加工出孔深達190mm的孔。由于具有較大的排屑空間，普通拋物線型鉆頭可將切削刃處的切屑快速排出，同時可容許更多的切削液進入切削區，從而顯著減小切削摩擦以及發生切屑焊死現象的可能性，此外還可減小加工時的功率消耗、扭矩載荷和切削沖擊。
      
: M( @  W; ^% L& [9 C      拋物線型鉆頭的螺旋角為36°～38°，大于標準麻花鉆的螺旋角(28°～30°)。螺旋角可表示鉆頭的“扭轉”程度，螺旋角越大，鉆頭&排屑速度越快。普通拋物線型鉆頭適合深孔加工的另一特點是鉆芯較厚(鉆頭的鉆芯是指鉆頭排屑槽成形后未被磨削的中心部分)。標準麻花鉆的鉆芯部分約占整個成品鉆頭的20%，而拋物線型鉆頭的鉆芯則可占到整個鉆頭的約40%。在深孔鉆削中，較厚的鉆芯可增加鉆頭的剛性，提高鉆削加工的穩定性。拋物線型鉆頭的鉆尖處開有槽口，因此可采用較大的鉆芯直徑，此外還可防止鉆孔開始階段容易發生的鉆頭移位現象。
      
      拋物線型鉆頭采用高速鋼材料制造，為強化切削性能，也可對鉆頭進行表面涂層處理。
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) l) s! S, O  e# W* _) i0 h- l     寬刃拋物線型鉆頭
      
     為了適應難加工材料(冷作硬化材料)深孔鉆削加工的需要，一些刀具制造商開發出了寬刃拋物線型鉆頭。這種鉆頭的許多特點與普通拋物線型鉆頭類似，如螺旋角較大(36°～38°)，易于排屑；鉆芯較厚，深孔加工時鉆頭剛性和穩定性較好等。它與普通拋物線型鉆頭的不同之處在于排屑槽和刃帶形狀。寬刃拋物線型鉆頭的刃帶平滑過渡到排屑槽，從而使鉆頭切削刃具有較高的強度和剛性，同時切屑也可通過排屑槽順利排出。
      
$ O/ H* ?/ ]: I4 m. C: `6 H* R     在深孔鉆削中，摩擦引起的高溫可能引起鉆頭切削刃輕微軟化或回火，從而加速鉆頭磨損。鉆頭切削刃在加工中保持硬度的能力可用“紅硬性”來表示。寬刃拋物線型鉆頭通常采用高速鋼和鈷高速鋼材料制造，由于鈷高速鋼寬刃拋物線型鉆頭具有較高的紅硬性，因此刀具壽命更長，抗磨損能力更強。
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0 T- O) W' e; }" f. x      鉆頭表面涂層
      
     普通拋物線型鉆頭和寬刃拋物線型鉆頭經常采用以下幾種表面涂層：①氮化鈦(TiN)涂層：該涂層可顯著改善鉆頭的使用壽命和被加工孔的質量，與未涂層鉆頭相比，TiN涂層鉆頭更適合對多種材料工件(尤其是各種鋼件)進行高速鉆削加工。②碳氮化鈦(TiCN)涂層：在適當的切削溫度下，TiCN涂層比TiN涂層硬度更高、韌性更強、耐磨性更好，同樣適合對多種工件材料(尤其是鋼件)進行高速鉆削加工。但在加工有色金屬材料時應特別小心，因為TiCN涂層與有色金屬具有較高化學親和性，極易磨損。③氮化鋁鈦(TiAlN)涂層：該涂層可改善鉆頭的使用壽命，尤其適用于切削溫度較高的加工場合。與TiCN涂層類似，TiAlN涂層也不太適合加工有色金屬材料。
     
       鉆削參數的優化
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     在深孔加工中，為了最大限度地發揮鉆頭的切削性能，必須根據特定的長徑比優化調整鉆削速度和進給量。當鉆削加工的長徑比為4:1時，應將切削速度降低20%，進給率減小10%；當長徑比為5:1時，應將切削速度降低30%，進給率減小20%；當長徑比達到6:1～8:1時，應將切削速度降低40％；此外，當長徑比為5:1～8:1時，應將進給率減小20%。
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% m/ H! i8 ?7 R( _+ S     雖然拋物線型鉆頭的價格是標準麻花鉆頭的2～3倍，但它在深孔(長徑比大于4:1)加工中表現出的的優異性能大大降低了每孔加工成本，因此成為機械工藝人員加工深孔的首選刀具。
# t9 l5 t! v) ~% B$ P

h17983025az

謝謝樓主，辛苦拉。應該加分。

mhzyd

有沒有鉆頭磨刀專用工具之類的產品,我們的操作人員磨鉆頭的水平參差不齊,鉆孔質量差,若有專用工具就能解決問題.

夕凡

這么好的貼　，不能沉，大家都來看看

kjzs2003

好貼！謝謝分享！

13456

太好了
9 m6 g) `+ M+ k6 b1 V2 F正是我所需要的
謝謝樓主

蘇州瑞賽

非常有用,謝樓主啦