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        合理選用硬質合金鉆頭

        瀏覽次數: 日期:2010年2月4日 15:06

        過去,人們一直認為鉆削加工必須在較低的進給量和切削速度下進行,這種觀點在使用普通 鉆頭的加工條件下曾經是正確的。如今,隨著硬質合金鉆頭的出現,鉆削加工的概念也發生 了變化。事實上,通過正確選用合適的硬質合金鉆頭,可以大幅度提高鉆削生產率,降低每孔加工成本。
               硬質合金鉆頭的基本類型 
              可供用戶選擇的硬質合金鉆頭分為四種基本類型:整體硬質合金鉆頭、硬質合金可轉位刀片 鉆頭、焊接式硬質合金鉆頭和可更換硬質合金齒冠鉆頭。每種鉆頭都具有適合特定加工條件的優點。
               整體硬質合金鉆頭 
              整體硬質合金鉆頭適于在先進的加工中心上使用。這種鉆頭采用細顆粒硬質合金材料制造, 為延長使用壽命,還進行了TiAlN涂層處理,專門設計的幾何刃型使鉆頭具有自定心功能, 在鉆削大多數工件材料時具備良好的切屑控制及排屑性能。該鉆頭的自定心功能和嚴格控制 的制造精度可確保孔的鉆削質量,鉆削后不需再進行后續精加工。
              硬質合金可轉位刀片鉆頭 
             安裝硬質合金可轉位刀片的鉆頭可加工孔徑范圍很廣,加工深度范圍為2D~5D(D為孔徑),可應用于車床和其它旋轉加工機床。
             焊接式硬質合金鉆頭 
             焊接式硬質合金鉆頭是在鋼制鉆體上牢固焊接一個硬質合金齒冠制成。這種鉆頭采用自定心幾何刃型,切削力小,對大多數工件材料均可實現良好的切屑控制,加工出的孔表面光潔度 好,尺寸精度和定位精度都很高,不必再進行后續精加工。該鉆頭采用內冷卻方式,可用于 加工中心、CNC車床或其它高剛性、高轉速機床。
             可更換硬質合金齒冠鉆頭 
            可更換硬質合金齒冠鉆頭是近年開發的新一代鉆削刀具。它由鋼制鉆體和可更換的整體硬質 合金齒冠組合而成,與焊接式硬質合金鉆頭相比,其加工精度不相上下,但由于齒冠可更換 ,因此可降低加工成本,提高鉆削生產率。這種鉆頭可獲得精確的孔徑尺寸增量并具有自定 心功能,因此孔徑加工精度很高。 
         右圖所示為Seco-Carboloy公司開發的CrownLoc鉆頭的連接機構。鉆體與硬質合金齒冠之間 采用精密磨制的互鎖V形槽連接機構相互鎖緊,可確保鉆頭組合體具有與焊接式硬質合金鉆 頭相同的尺寸精度和整體剛性。同時,這種鎖緊機構只有唯一的正確配合位置,使齒冠易于 安裝到與之匹配的拉桿上,從而可保證更換齒冠時的重復定位精度。當通過鎖緊螺釘拉緊拉 桿時,齒冠/鉆體組合體相互牢固鎖緊,其連接剛度足以勝任大進給、高轉速的高生產率孔 加工要求。Seco-Carboloy公司采用先進的注射成型工藝制造的硬質合金齒冠具有極高的材 質均勻性,使齒冠具有均勻的強度和統一的熱變形性能。Seco公司目前可提供三種特定幾何 刃型的CrownLoc鉆頭:第一種是具有常規的刃口鈍化半徑、刃帶寬度和倒錐角的通用幾何刃 型,適合加工大多數型號的鋼材料;第二種是具有較寬刃帶和倒棱的幾何刃型,適合加工鑄 鐵材料;第三種幾何刃型可減少切削熱和加工硬化,適合加工不銹鋼和超級合金材料。  
              選用硬質合金鉆頭的考慮因素 
              加工精度 
              選用硬質合金鉆頭時,首先需要考慮鉆削加工的尺寸精度要求。一般來說,被加工孔徑越小 ,其公差也越小。因此,鉆頭制造商通常根據被加工孔的名義直徑尺寸對鉆頭進行分類。在 上述四種類型的硬質合金鉆頭中,整體硬質合金鉆頭的加工精度最高(φ10mm整體硬質合 金 鉆頭的公差范圍為0~0.03mm),因此它是加工高精度孔的最佳選擇;焊接式硬質合金鉆頭 或可更換硬質合金齒冠鉆頭的公差范圍為0~0.07mm,比較適合一般精度要求的孔加工;安 裝硬質合金可轉位刀片的鉆頭比較適合重載粗加工,雖然它的加工成本通常低于其它幾種鉆 頭,但其加工精度也比較低,公差范圍為0~0.3mm(取決于鉆頭的長徑比),因此它一般 用于精度要求不高的孔加工,或者通過換裝鏜刀片完成孔的精加工。 
             加工穩定性
             除了考慮鉆孔精度要求外,選擇鉆頭時還需考慮加工機床的穩定性。機床穩定性對于鉆頭的 安全使用壽命和鉆孔精度至關重要,因此需要仔細檢驗機床主軸、夾具及附件的工作狀態。 此外,還應考慮鉆頭自身的穩定性。例如,整體硬質合金鉆頭剛性最好,因此可達到很高的 加工精度。而硬質合金可轉位刀片鉆頭的結構穩定性較差,容易發生偏斜。這種鉆頭上安裝 了兩片可轉位刀片,其中內刀片用于加工孔的中心部分,外刀片則加工從內刀片至外徑處的 外緣部分。由于在加工初始階段只有內刀片進入切削,鉆頭處于不穩定狀態,極易引起鉆體 偏斜,且鉆頭越長,偏斜量越大。因此,在使用長度超過4D的硬質合金可轉位刀片鉆頭進行 鉆削加工時,在開始鉆進階段時應適當減小進給量,進入穩定切削階段后再將進給率提高到 正常水平。焊接式硬質合金鉆頭和可更換硬質合金齒冠鉆頭是由兩條對稱切削刃組成可自定 心的幾何刃型,這種具有高穩定性的切削刃設計使其在切入工件時不需要減小進給率,只有 當鉆頭傾斜安裝與工件表面成一定傾角切入時例外,此時建議在鉆入、鉆出時將進給率減小30%~50%。由于此類鉆頭的鋼制鉆體可產生微小變形,因此非常適合用于車床加工;而 整體硬質合金鉆頭由于脆性較大,用于車床加工時較易折斷,尤其當鉆頭定心狀況不佳時更 是如此。
              排屑與冷卻液
              排屑是鉆削加工中不容忽視的問題。事實上,鉆削加工中遇到最多的問題就是排屑不暢(加工低碳鋼工件時尤其如此),且無論使用何種鉆頭均無法回避這一問題。加工車間經常采用 外部注入冷卻液的方式輔助排屑,但這種方法只有在被加工孔深小于孔徑以及減小切削參數的情況下才有效。此外,必須選用與鉆頭直徑相匹配、合適的冷卻液種類、流量和壓力。對于沒有安裝主軸內冷卻系統的機床,則應使用冷卻液導管。被加工的孔越深,排屑就越困難,需要的冷卻液壓力也越大,因此應保證鉆頭制造商推薦的最小冷卻液流量,如冷卻液流量不足,則需要減小加工進給量。
              每孔加工成本
                 生產率或每孔加工成本是影響鉆孔加工最重要的因素。為提高生產率,鉆頭制造商正致力于 研究可集成多種操作工序的加工方法,并開發可實現高進給、高轉速加工的鉆削刀具。
          最新開發的可更換硬質合金齒冠鉆頭具有優異的加工經濟性。鉆頭磨損后,用戶不必更換整 個鉆體,只需更換硬質合金齒冠即可,其購買費用只相當于焊接式或整體硬質合金鉆頭重磨 一次的費用。硬質合金齒冠更換容易且重復性精度極高,加工車間可用一支鉆體配備多個齒 冠,以加工不同孔徑尺寸的孔。這種模塊化的鉆削系統可減少直徑12~20mm鉆頭的編目費用 ,同時還可節省對焊接式或整體硬質合金鉆頭進行重磨時需要的備份刀具費用。
          在考慮每孔加工成本時,還應將鉆頭的總壽命計算在內。一般來說,一支整體硬質合金鉆頭 只能重磨7~10次,一支焊接式硬質合金鉆頭只能重磨3~4次,而可更換硬質合金齒冠鉆頭 在加工鋼料時,其鋼制鉆體至少可更換齒冠20~30次。
          由于焊接式或整體硬質合金鉆頭需要重磨,為避免刀具發生破損,車間在使用這種鉆頭時傾 向于采用較低的切削參數,因此也會影響鉆削生產率。而可更換硬質合金齒冠鉆頭不需重磨 ,車間在加工時可采用最大的進給量和切削速度而不必擔心齒冠破損。
          在許多情況下,由于焊接式或整體硬質合金鉆頭重磨后的切削刃形狀和刃口處理狀態與新鉆 頭難以完全吻合,因此其切削性能也與新鉆頭存在一定差異。此外,如重磨過程中對切削刃 處理不當,可能使刃口容易破損、鉆削扭矩和鉆削力加大、切削熱增加,從而導致鉆頭壽命 縮短。而新型可更換硬質合金齒冠鉆頭的工作壽命則更為穩定一致。

         

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        該資訊的關鍵詞為:硬質合金鉆頭 

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