機(jī)械加工鉆孔工藝問(wèn)題詳解

在機(jī)械制造領(lǐng)域，鉆具作為孔加工的常用工具，被廣泛應(yīng)用于冷卻裝置、發(fā)電設(shè)備的管板、蒸汽發(fā)生器等工件孔的加工中，其應(yīng)用范圍更為廣泛，意義更為重大。

一、鉆孔的特點(diǎn)

一般情況下，鉆頭有兩個(gè)主切刃，加工時(shí)，鉆頭會(huì)同時(shí)旋轉(zhuǎn)切削。切削速度越接近外圓部分，鉆頭的切削速度向中心方向下降，而旋轉(zhuǎn)中心方向的切削速度為零；中心軸附近有一橫切削刃，其前角較大，且無(wú)容屑空間，切削速度較低，因此具有較大的軸向抗力。如果對(duì)切削刃的刀口進(jìn)行修磨，使其加工成A型或C型，并使靠近中心軸的切削刃前角減小，切削抗力就能明顯提高。

鉆進(jìn)的方式根據(jù)鉆進(jìn)工件的形狀、材料、結(jié)構(gòu)、功能等不同而不同，主要有高速鋼鉆頭(麻花鉆、群鉆、平鉆)、整體硬質(zhì)合金鉆頭、轉(zhuǎn)位淺孔、深孔、套料鉆頭和換向鉆等。

 

二、切屑與排屑

切割加工是在較窄的孔隙中進(jìn)行的，切屑必須通過(guò)鉆頭刃溝排出，切屑形狀對(duì)鉆頭的加工性能有很大影響。常見(jiàn)的碎屑形狀有片狀，管狀，針狀，錐狀，螺旋狀，帶狀，扇狀，粉末狀等。

鉆進(jìn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)——碎屑控制切屑堵塞刃溝，影響鉆孔精度，縮短鉆頭壽命，甚至造成鉆頭斷裂(如粉狀、扇狀)；

切削液纏繞鉆頭，導(dǎo)致鉆頭斷裂或妨礙切削液進(jìn)入孔內(nèi)(如螺旋屑、帶狀屑等)，從而影響作業(yè)。

如何解決鋸末形狀不正的問(wèn)題？

增加進(jìn)給量、間歇進(jìn)給量、修磨橫刃、裝斷屑器可單獨(dú)或聯(lián)合使用，以提高斷屑和排屑效果，消除斷屑所造成的各種問(wèn)題。

可用專(zhuān)業(yè)斷屑鉆頭打孔。例如，在鉆頭的溝槽上加上一個(gè)設(shè)計(jì)良好的斷屑刃，就能將斷屑刃打斷，使其變成易于清理的碎片。沿著槽面平滑排屑，不會(huì)出現(xiàn)槽面有堵塞現(xiàn)象。所以，新型斷屑鉆的切割性能大大優(yōu)于傳統(tǒng)鉆頭。

同時(shí)，短的碎鐵屑使得冷卻液更容易流過(guò)鉆頭，進(jìn)一步改善了散熱，改善了切削性能。而且由于新增加的斷屑刃穿過(guò)了鉆頭的整個(gè)溝槽，經(jīng)多次修磨仍保持了其形狀和功能。除上述功能改進(jìn)外，值得注意的是，該設(shè)計(jì)還大大提高了鉆體的剛度，大大增加了一次修磨前的鉆孔量。

 

三、鉆孔精度

影響孔精度的主要因素有孔徑尺寸、定位精度、同軸度、圓度、表面粗糙度和孔口毛刺。

鉆削加工時(shí)，影響孔的加工精度的因素有：

鉆頭夾具、切削速度、進(jìn)給量、切削液等鉆頭夾緊精度及切削條件；

鉆頭的尺寸和形狀，如鉆頭長(zhǎng)度、刀口形狀、鉆芯形狀等；

工件的形狀，如孔的邊形、孔的形狀、厚度、裝卡狀態(tài)等。

1,擴(kuò)展孔

由于鉆頭的搖擺，在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)孔。刀架的擺動(dòng)對(duì)加工孔徑和定位精度有很大的影響，當(dāng)?shù)毒吣p嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換。由于鉆孔擺動(dòng)難以測(cè)量和調(diào)整，所以最好采用柄刃粗的鉆頭，柄刃同軸度好。鉆頭在使用重磨加工時(shí)，由于后端形狀不對(duì)稱(chēng)，導(dǎo)致孔精度下降的原因很多。刀口高度的控制可以有效地抑制孔徑擴(kuò)張。

2,洞口圓度

由于受到鉆頭振動(dòng)的影響，容易產(chǎn)生多角形孔，孔壁出現(xiàn)一條相復(fù)線。通常有三角形或五邊形的角孔。三角形孔洞形成的原因是鉆頭在鉆孔時(shí)有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)中心，每隔600次更換振動(dòng)頻率，振動(dòng)主要是由于切削抗力失衡造成的，當(dāng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于加工的孔洞圓度不好，造成第二轉(zhuǎn)切削抗力失衡，再次重復(fù)上次振動(dòng)，但是振動(dòng)相位有一定的偏移，造成孔壁上出現(xiàn)來(lái)復(fù)紋。鉆頭深度達(dá)到一定程度后，鉆頭刀口棱角與孔壁摩擦增大，振動(dòng)衰減，來(lái)復(fù)線消失，圓度變好。在縱向剖面上，該孔型為漏斗形孔孔。與之類(lèi)似，切削時(shí)還可以出現(xiàn)五邊形，七邊形孔等。為解決這一問(wèn)題，應(yīng)采取提高鉆頭剛度、增大單向進(jìn)給量、減小后角、修磨后刃、修磨橫刃等措施，控制鉆頭振動(dòng)、刀口高差及刀口形狀不對(duì)稱(chēng)。

3,在斜面和曲面上鉆孔。

由于鉆頭是徑向單面型食刀，刀具壽命低，所以當(dāng)食刀面或鉆透面為斜面、曲面或梯形時(shí)，鉆頭定位精度較差。

為提高定位精度，可采取以下措施：

1，鉆中孔；

2，立銑刀銑孔基礎(chǔ)；

3，選用鉆頭；

4，放慢進(jìn)料速度。

毛刺的處理

鉆削時(shí)，鉆孔、出口等部位會(huì)產(chǎn)生毛刺，尤其是對(duì)韌性大的材料和薄板的加工。原因在于當(dāng)鉆頭即將被鉆透時(shí)，加工材料發(fā)生塑性變形，當(dāng)鉆頭在切削三角切削時(shí)，由于受到軸向切削力的作用，變形會(huì)向外側(cè)彎曲，在鉆頭外緣倒角和刀刃帶棱面的作用下，會(huì)進(jìn)一步卷曲，形成卷邊或毛邊。

 

四、鉆削加工條件

在一般鉆頭產(chǎn)品樣件目錄中有按加工材料排列的“基本切削量參考表”，用戶(hù)可根據(jù)提供的切削量選擇鉆削加工的切削條件。要選擇合適的切削條件，必須通過(guò)試切削綜合判斷，包括鉆頭的精度、效率和使用壽命。

鉆孔壽命及加工效率。

是否使用合適的鉆頭，在滿(mǎn)足工件加工技術(shù)要求的前提下，主要是綜合衡量其使用壽命和加工效率。鉆頭進(jìn)給速度和切削距離是評(píng)價(jià)鉆頭壽命的重要指標(biāo)，進(jìn)給速度是評(píng)價(jià)加工效率的重要指標(biāo)。對(duì)于高速鋼鉆頭來(lái)說(shuō)，回轉(zhuǎn)速度對(duì)鉆頭壽命有較大影響，而回轉(zhuǎn)進(jìn)給量的影響較小，因此，在保證鉆頭壽命的前提下，增加回轉(zhuǎn)進(jìn)給量可提高鉆頭的加工效率。但請(qǐng)注意：如果每轉(zhuǎn)進(jìn)給量過(guò)大，將會(huì)增加切屑厚度，造成斷屑困難，因此必須通過(guò)試切來(lái)確定每轉(zhuǎn)進(jìn)給量的范圍，使斷屑平滑。對(duì)于硬質(zhì)合金鉆頭，切削刃負(fù)前角方向的研磨具有較大的倒角，每轉(zhuǎn)進(jìn)進(jìn)位的可選范圍比高速鋼鉆頭小，如果在加工過(guò)程中每轉(zhuǎn)進(jìn)位超過(guò)此范圍，鉆頭的使用壽命就會(huì)縮短。考慮到硬質(zhì)合金鉆頭比高速鋼鉆頭耐熱，且旋轉(zhuǎn)速度對(duì)鉆頭壽命影響較小，因此，在保證鉆頭壽命的同時(shí)，應(yīng)采取提高旋轉(zhuǎn)速度的方法來(lái)提高硬質(zhì)合金鉆頭的加工效率。

切削液的合理使用；

因?yàn)殂@頭的切削加工是在較窄的孔徑內(nèi)進(jìn)行的，切削液的種類(lèi)和供應(yīng)方式對(duì)鉆頭的使用壽命和孔的加工精度都有很大的影響。切削液可分為水溶性和非水溶性?xún)纱箢?lèi)。切削液具有良好的潤(rùn)滑性、浸潤(rùn)性和抗粘結(jié)性，并具有良好的防銹性。水溶性切削液具有良好的冷卻性能，無(wú)粉塵，不易燃燒。近幾年，由于環(huán)保的需要，大量水溶性切削液被使用。但是，如果水溶性切削液稀釋倍數(shù)不適當(dāng)，或者切削液發(fā)生變質(zhì)，就會(huì)嚴(yán)重影響刀具的使用壽命，應(yīng)引起高度重視。無(wú)論是水溶性還是非水溶性切削液，在使用過(guò)程中，必須使切削液完全到達(dá)切削點(diǎn)，同時(shí)要嚴(yán)格控制切削液的流量、壓力、噴嘴數(shù)目、冷卻方式(內(nèi)冷或外冷)等。

 

五、鉆頭磨削刃。

磨砂鉆的鑒定

對(duì)于需要磨削刀片的鉆頭，其識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)為：

1,切削刃口、橫刃、帶棱面的刀片磨損的數(shù)量；

2,加工后孔的尺寸精度和表面粗糙度；

3,切屑的顏色、形狀及顏色；

4,抗切削力(間接值，例如主軸電流、噪音、振動(dòng))；

5,處理的數(shù)量。

 

實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)上述指標(biāo)的具體情況，確定準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便的鑒別標(biāo)準(zhǔn)。用磨損量作為判別標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選用經(jīng)濟(jì)的最佳重磨時(shí)間。由于主要的刃磨部位是刀頭后部和橫刃，鉆頭磨損量過(guò)大，刃磨時(shí)間長(zhǎng)，磨削量大，可重磨次數(shù)少(刀頭總壽命=重磨后刀頭壽命×可重磨次數(shù))；用柱規(guī)或限規(guī)判斷鉆頭的切擴(kuò)量、不直度等，一旦超過(guò)控制值，就要重新刃磨；用切削抗力判斷鉆孔的尺寸，如果超過(guò)了規(guī)定的限值，則可采用一種方法，即超過(guò)規(guī)定的限值即自動(dòng)停機(jī)等；如采用加工限值管理，則要綜合上述。