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                                  一種鉆削30×3mm不銹鋼管的新型群鉆

                                  文章作者: 人氣: 發表時間:2021-04-06 09:09:19

                                  在機械加工中,鉆削加工通常選用標準麻花鉆頭作為主要切削刀具。但在鉆削不銹鋼管時會經常發生鉆頭快速磨損、切削部位退火、切削力加大、摩擦噪聲增大等現象,為此需要反復修磨鉆頭,嚴重影響生產效率。提出了一種新型高效、長壽的新型群鉆的應用,適用于搖臂鉆床或車床上鉆削不銹鋼管。

                                  在機械加工中,鉆削加工通常選用標準麻花鉆頭作為主要切削刀具。但在鉆削不銹鋼管時會經常發生鉆頭快速磨損、切削部位退火、切削力加大、噪聲增大等現象,為此要反復修磨鉆頭,嚴重影響生產效率,增加加工成本。針對上述問題設計了一種鉆削不銹鋼管的新型群鉆,其特點是定心準、排屑好、散熱快、可以進行大走刀、鉆頭壽命長,適合在鉆床、車床上使用。

                                  一般情況下,在鉆孔前除根據加工要求選擇好鉆頭材料外,還要合理選擇刀具幾何角度和切削用量,要克服標準麻花鉆的缺點有兩條途徑:①在制造鉆頭時改變其結構參數和材料;②對其切削刃進行修磨,改變切削角度,提高切削性能,這種方法簡單易行,收效也很顯著。

                                  某產品的零件其材料為馬氏體型不銹鋼熱軋板,外圓直徑為3m,厚度30mm,表面分布有一千多個中50mm通孔。在選擇高速鋼材料的標準麻花鉆頭進行鉆削時,經常會發生鉆頭快速磨損、切削部位退火、切削力加大、噪聲增大等現象。按照上述解決思路,將高速鋼材料的標準麻花鉆頭重新磨削,通過對鉆頭的切削角度做較大的修改,磨出分屑槽等形狀,設計了適合鉆削不銹鋼管的新型群鉆。

                                  1鉆削加工特點

                                  1.1標準麻花鉆的缺陷

                                  目前國內生產的標準麻花鉆,切削部分由兩條主切削刃和一條橫刃構成。主要幾何角度有鋒角24、螺旋角B、前角y、后角a和橫刃斜角/等,其前角在外緣處最大,自外緣向中心逐漸減小,靠近鉆心處為負值;其后角根據直徑的不同一般在8~14°左右。標準麻花鉆在結構上存在許多缺點,鉆削時后刀面與工件間摩擦嚴重,鉆削時阻力很大,切削條件較差,根據使用情況其主要存在下列缺陷。

                                  1)主切削刃上前角變化很大,在外緣處為30°,前角過大,刀刃強度較差,而接近鉆心處前角又過?。ń咏?/span>-30°);鉆削中擠壓嚴重,切削條件很差。

                                  2)橫刃長,又有很大的負前角,擠刮嚴重,切削條件極為惡劣,軸向抗力大,定心不好。

                                  3)主切削刃太長,切屑寬,各點切屑流出的速度相差很大,螺旋形切屑占有空間大,排屑不順暢,冷卻液難以注入切削區。

                                  4)由于鉆頭副后角為零,而外緣處切削線速度又最大,棱邊與孔壁摩擦嚴重,產生熱量多,散熱條件差,故沿主切削刃的磨損不均勻,外緣處磨損最快。

                                  5)橫刃的前、后角與主切削刃的后角密切相關,相互制約,但不能分別控制。

                                  1.2群鉆的優點

                                  群鉆是針對標準麻花鉆的設計缺陷,經過合理修磨改變其幾何角度,從而提高其切削性能的一種先進鉆頭?;拘偷娜恒@是在兩條主切削刃上磨出兩條對稱的月牙槽,形成圓弧刃,將標準麻花鉆的“一尖三刃”.切削形式變成“三尖七刃”的切削形式,其與標準麻花鉆比較具有下列優點。

                                  1)鉆削輕快省力。因前角增大,橫刃經修磨后窄而尖,軸向力下降35%~50%,扭矩下降10%~30%。

                                  2)可以加大進給量,生產效率提高3~5倍。

                                  3)鉆頭耐用度高。因群鉆刃形比較合理,分屑好,排屑順利,散熱條件好。一般情況下鉆頭耐用度可提高3~5倍。

                                  4)定心作用好。因群鉆磨出對稱的月牙槽,在鉆削時受力分布合理,因此孔不易鉆偏,孔壁的表面質量好,精度高。

                                  2新型群鉆的介紹

                                  隨著機械行業的發展,新材料的不斷出現,標準麻花鉆的切削角度越來越不適應生產的需求,為此,出現了很多高效、長壽、優質、安全的新型群鉆2。這些新型群鉆是根據傳統基本型群鉆的修磨原理,結合零件材料和加工條件等因素來確定其切削刃的形狀和幾何角度,下面介紹一種適合鉆削不銹鋼管的新型群鉆。

                                  2.1幾何角度的選擇

                                  不銹鋼管又黏又硬,韌性很大,加工硬化趨勢強,導熱性差,在切削加工中屬于難切削的金屬材料范疇。由于不銹鋼具有高硬度、高強度等材料特性,鉆削時切削溫度較高,刀刃容易磨損,甚至燒壞刀刃,所以其前角宜選大些;為了增加鉆頭強度,減少切削時后刀面與工件間摩擦,后角宜選擇較小值。具體做法是將標準麻花鉆磨成雙重鋒角,形成雙重鋒刃,前4/5部分主切削刃角度為120°±2°,后1/5部分的輔切削刃角度為88±2°;在主切削刃上磨出非對稱的圓弧形R分屑槽,在后刀面上對稱磨出副后角,距離切削刃2mm,其角度為20°;修磨橫刃長為2mm,刃帶寬度修磨為原來的1/2。鉆頭鋒角度大小可根據不銹鋼管的硬度來確定,材料偏硬可選較大角度,材料偏軟可選較小的角度。具體結構如圖1所示,修磨的具體要求如下。

                                  1)修磨主切削刃。在鉆頭主切削刃處磨出雙重鋒角,形成雙重鋒刃,前4/5部分主切削刃角度為24,后1/5部分的輔主切削刃角度為21。

                                  2)修磨橫刃H。沿鉆頭主后刀面的背棱刃將原來的橫刃磨短到2mm,橫刃兩端磨出對稱的小月牙形弧面,使鉆心處的主切削刃上形成兩條內直刃。

                                  3)修磨主后刀面。在主后刀面上,距離主切削刃2mm處對稱磨出副后角a1。

                                  4)修磨棱邊B(副切削刃)。沿鉆頭外緣處的副后刀面方向修磨棱邊,將棱邊磨到原來寬度的一半,長度一般在1.5~5mm。

                                  5)修磨分屑槽。在鉆頭的前刀面和后刀面上分別磨出半圓弧形分屑槽,兩條主切削刃上分屑槽的位置必須錯開,分屑槽半徑R必須大于進給量。

                                  2.2切削用量的選擇

                                  在鉆削時根據不銹鋼的切削加工性,正確選擇切削用量非常重要。筆者通過對標準麻花鉆有關參數的不斷改進和試驗,掌握了麻花鉆在鉆削不銹鋼時的幾何形狀及角度等工藝參數。加工的基本原則是在機床允許的條件下,綜合考慮鉆頭的強度、耐用度等因素,進給量盡量選大值,但切削速度不宜太快,并選擇合適的冷卻潤滑劑。一般鉆頭直徑在5~50mm的切削用量為:轉速n=200~320r/min,進給量f=0.2~0.4mm/r,線速度v=5~30m/min,冷卻液為10%~20%極壓乳化液或含氯的切削油,其中轉速應隨著鉆頭直徑的增大而取較小值,而進給量可隨著鉆頭直徑的增大而取較大值。

                                  2.3應用效果

                                  2010年開始在加工中使用該新型群鉆技術,按照鉆削一個p50mm、深30mm的孔,用標準麻花鉆需要4min左右,使用上述新型群鉆并采用相應的工藝參數,只需要1min左右,鉆孔效率提高了3倍多。標準麻花鉆在鉆削約20個孔左右就會出現嚴重磨損,切削力明顯加大,而使用新型群鉆修磨一次可以連續鉆削約120個孔,被加工孔的精度高,表面質量好。該技術的推廣使用,不僅保證了產品質量,提高了生產效率,而且降低了加工成本,在科研生產中取得了良好的經濟效益?,F場實際應用情況如圖2所示。通過在產品零件加工中群鉆的使用特點如下。

                                  1)有圓弧形分屑槽,排屑好,可以進行大走刀;

                                  2)切削刃加長,散熱好,提高刀具壽命;

                                  3)磨出副后角可減小后刀面的摩擦,有利于刀具冷卻;

                                  4)橫刃短,定心準,軸向力??;

                                  5)刃帶寬度變窄,減小刀具與工件摩擦。

                                  3結論

                                  上述介紹的思路和工藝方法具有通用性,可推廣到其它難切削的金屬、非金屬材料和不同工藝特性情況下的加工中,并為今后加工類似零件提供了解決方法和借鑒。


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