孔加工刀具知识.pdf

孔加工刀具知识概述孔加工在金属切削加工中占有重要地位，一般约占机械加工量的1/3。其中钻孔约占22%～25%，其余孔加工约占11%～13%。我国1990年孔加工刀具的产量约占刀具产品总产量的71.38%，产值约占刀具产品总产值的45.52%。由于孔加工条件苛刻的缘故，孔加工刀具的技术发展要比车、铣类刀具迟缓一些，许多机械加工部门至今仍采用高速钢麻花钻。近些年来，随着中、小批量生产越来越要求生产的高效率、自动化以及加工中心的飞跃发展与普及，也促进了孔加工刀具技术有所发展。86中国七类刀具内部构成85日本七类刀具内部构成图1中日七类刀具产值内部构成高速钢孔加工刀具1.高速钢孔加工刀具仍是孔加工刀具中的主要部分。据原民主德国85年的统计资料，高速钢钻镗削刀具的产值占所有钻镗削刀具产值的79.8%，而硬质合金钻镗削刀具占20%，陶瓷刀具和超硬材料刀具各占0.1%。图2日本高速刀具产值图示1.1高速钢麻花钻高速钢麻花钻至今仍是金属切削刀具中使用量最大的刀具之一。例如，在德国机械加工中每年约消耗5000万支麻花钻，这些麻花钻的直径绝大部分为φ6～14mm。而我国的高速钢麻花钻年产量已达到3亿支，年产值约占刀具产品年总产值的36%。高速钢麻花钻在生产中已应用了几十年，其基本形状没有改变。麻花钻在钻削过程中存在的问题是：主切削刃上各点处前角值相差十分悬殊；横刃长，轴向力大；钻头各处切削速度不同；刃带后角为零与孔壁产生摩擦，加快磨损等。为此，必须针对这些问题改进，但彻底消除是困难的。从目前情况看，主要改进有：1.1.1加大螺旋角为了能适应被切削材料的特性和高效率生产线的节拍，一些新设计的麻花钻选用较高的切削速度(40～50m/min)。加大螺旋角的抛物线型麻花钻(美国Bendix称为抛物线钻，英国Dormer称为螺杆式钻头，德国Guehring称为GT钻，我国上海工具厂、江西量具刃具厂等也称为抛物线钻)正是适应了这样的需要。其主要特性是：大螺旋角(1)(通常为35～45°)及大顶角，从而增大了钻头前角，使其切削锋利；大容屑空间，使其出屑流畅；(2)较大的钻头芯厚，使其刚性增强；(3)采用“十”字刃磨法或“(4)S”型刃磨法修磨横刃，使其横刃缩短，定心及钻芯处前角得到改善，切削轻快，轴向力小，可一次进刀加工出相当深度的孔，提高了工作效率，它比传统钻头具有显著的优越性。Guehring的GT钻分为GT50、GT100两种，其中GT50用于钻削能形成长切屑的软材料，如铝、铝合金、锌、铜、木材等；而GT100则用于钻削硬度在31HRC以下的钢材及铸铁。1.1.2改善横刃工作条件由于麻花钻横刃处轴向力很大，改善横刃工作条件受到各方面的普遍重视。改善的方法主要有两种：重视改进刃磨法钻尖刃磨类型主要有六种即普通刃磨法、螺旋刃磨法、综合刃磨法、三重面刃磨法、十字刃磨法和圆弧刃磨法。实验证明：螺旋刃磨法位置精度好，十字刃磨适用于较深孔加工，圆弧法易定心。最有发展前途的是十字和圆弧刃磨法。十字刃磨法缩短横刃，减少轴向力，近来在欧美、日本很流行。刃磨过程必须保持两个切削刃的对称性。经试验表明十字刃磨法比普通刃磨法钻头寿命提高一倍，轴向力减少30%～60%，扭矩减少13%～30%，排屑顺利，但需加厚钻芯厚度。钻头钻尖的外缘刃带处磨损快，将使锋利的刃口在刀具磨损前的相当一段时间里变成圆弧形，为此发展起圆弧刃磨法。圆弧形钻尖切削图形加长，散热条件好，使得钻头寿命提高；另外修磨了横刃，前角分布合理；钻通孔时很少产生毛刺，飞边现象。关键是刃磨圆弧要求对称，可用手及样板控制圆弧，而美国INGERSOLL圆弧形钻尖刃磨机床已研制成功，这对发展圆弧形钻尖有促进作用。图3DIN1412的五种特殊钻尖修磨方法DIN1412列出了五种特殊的钻尖修磨方法，其中A型称为横刃修薄型，B型称为带切削刃修磨的横刃修薄型，C型称为分割钻尖型，D型为切铸铁的双锋角型，而E型为钉形钻尖。我国北京航空航天大学根据圆锥面刃磨原理设计了一种型号为CNC-7DGA的七坐标数控钻尖刃磨机，在一次装夹一个循环中就可完成磨外刃后面、磨圆弧刃、修磨横刃和磨单边分屑槽等多个步骤，对提高钻尖刃磨的水平，保证钻尖刃磨的质量将有促进作用。选择合理的横刃修磨法为克服横刃处负前角等恶劣的切削条件，减少轴向力，常用修磨横刃的方法来加以解决。现在常用的修磨横刃有S、N、W、X、S-X五种。S型修掉2/3横刃，减少轴向力，切屑向上排出。N型适于较薄的钻芯，目的使切屑向上排出。W型(即DIN1412中的B型)沿全沟进行芯厚减薄，切削性能和对中性较好，刚性则较差。X型(即DIN1412中的C型)横刃全修掉，是轴向力减少最多的一种。S-X型刀尖强度好，切屑易排出，可使加工效率及加工精度有所改善。图4常用的修磨横刃形式1.1.3改善冷却条件在改