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抛物线深孔钻

版权所有:哈尔滨东安利峰刀具有限公司

抛物线深孔钻

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钻头的排屑槽型为抛物线,专门用于连续钻削加工长径比达15:1、材料硬度不超过2526HRC(包括低碳钢、各种铝合金、铜合金等)的深孔。例如,直径为12.7mm的抛物线型钻头可成功加工出孔深达190mm的孔。由于具有较大的排屑空间,普通抛物线型钻头可将切削刃处的切屑快速排出,同时可容许更多的切削液进入切削区,从而显著减小切削摩擦以及发生切屑焊死现象的可能性,此外还可减小加工时的功率消耗、扭矩载荷和切削冲击。抛物线型钻头的螺旋角为36°38°,大于标准麻花钻的螺旋角(28°30°)。螺旋角可表示钻头的扭转程度,螺旋角越大,钻头排屑速度越快。普通抛物线型钻头适合深孔加工的另一特点是钻芯较厚(钻头的钻芯是指钻头排屑槽成形后未被磨削的中心部分)。标准麻花钻的钻芯部分约占整个成品钻头的20%,而抛物线型钻头的钻芯则可占到整个钻头的约40%。在深孔钻削中,较厚的钻芯可增加钻头的刚性,提高钻削加工的稳定性。抛物线型钻头的钻尖处开有槽口,因此可采用较大的钻芯直径,此外还可防止钻孔开始阶段容易发生的钻头移位现象。

宽刃抛物线型钻头

为了适应难加工材料(冷作硬化材料)深孔钻削加工的需要,一些刀具制造商开发出了宽刃抛物线型钻头。这种钻头的许多特点与普通抛物线型钻头类似,如螺旋角较大(36°38°),易于排屑;钻芯较厚,深孔加工时钻头刚性和稳定性较好等。它与普通抛物线型钻头的不同之处在于排屑槽和刃带形状。宽刃抛物线型钻头的刃带平滑过渡到排屑槽,从而使钻头切削刃具有较高的强度和刚性,同时切屑也可通过排屑槽顺利排出。

钻头表面涂层可以增加它的耐用度。

钻削参数的优化

在深孔加工中,为了最大限度地发挥钻头的切削性能,必须根据特定的长径比优化调整钻削速度和进给量。当钻削加工的长径比为4:1时,应将切削速度降低20%,进给率减小10%;当长径比为5:1时,应将切削速度降低30%,进给率减小20%;当长径比达到6:18:1时,应将切削速度降低40%;此外,当长径比为5:18:1时,应将进给率减小20%

深孔钻头与加长型钻头一般用于所钻孔深与钻头直径之比大于6的场合;但深孔钻头与加长钻头相比有着更好的槽型,我们称之为抛物线槽型,这种槽型是我们所特有的,抛物线槽型的设计有着更优良的排屑空间,深孔加工时就可获得更高的效率,一次加工完成,无需像加长钻头一样,钻孔时进进退退。可以减少钻孔时的退刀次数,提高进给量,更通畅的排屑,增强扭曲强度,延长钻头寿命,减少毛刺和提高加工工件的质量。抛物线槽型深孔钻有效的的做到了这些,可以快速,高效的对530倍径(l/d=5-30d)的深孔进行毫无问题的加工加工时间降至以往的1/5--1/10。从制造材质上可分为高速钢(HSS)与钴高速钢(HSCo)。

抛物线深孔钻切削刃口为抛物线型采用大螺旋角刃瓣削除、容屑槽宽、钻尖角大、钻芯无增量、冷却效果好排屑通畅可一次进刀加工出直径与长度为1:20的深孔
  具有显著提高加工效率和加工精度的特点适用于加工高强合金奥氏体不锈钢、钛合金、耐热合金、轻合金、铝合金、铝、铜合金、铜、锌、铸铁、球墨铸铁及其它难加工的材料
  抛物线型钻头在欧美各国已得到广泛应用这种钻头广泛应用在我国汽车和发动机制造等行业的深孔加工上
  530倍径(l/d=5~30d)的深孔加工往往比较棘手排屑不顺畅钻头的耐用度降低严重切削堵塞钻头折断是使用中碰到的主要问题抛物线型钻头基本上克服了上述的缺陷
  一抛物线型刃沟
  钻削深孔排屑困难是关键因素只有排屑顺畅不堵不塞切削液能比较顺利流入孔内才能提高钻头耐用度和加工效率因此改善排屑情况是钻深孔的主要研究课题我们将钻头刃沟作成抛物线成型槽形(见图1)与麻花钻相比充分增大螺旋槽空间减小排屑阻力使切屑刃口排出增加冷却液的流入量降低切削摩擦和钻头磨损降低切削扭矩和切削功率

二、厚钻芯
  加工曲轴等零件一般具有硬度高强度大切削力大的特点用麻花钻来钻孔都由于钻头强度低刚性差钻头磨损很快有时甚至只能钻进一个窝就会发出叫声出现严重的烧损
  针对材料切削负荷大的特点我们既注意到钻刃的锐利性又注意到它的强固性设计钻头为厚钻芯结构K=(0.4~0.8)d(见图2)钻体强度比普通钻头提高50%左右提高耐用度30%~40%而且抗颤振性能得到改善
  三大螺旋角
  钻头螺旋角相当于车刀的前角此角越大切削轻快降低扭矩和轴向力有利于排屑但会削弱切削刃的强度刚度和散热条件然而由于我们设计的钻头刃沟宽大钻芯加厚螺旋角加大的不利因素大大减少针对曲轴油孔等深也加工为改善排屑条件我们一般把螺旋角选用为38~403显示了螺旋角和切削力之间的关系

四、顶角加大
  顶角φ切削刃口长度增加切削厚度减少切削宽度增大使单位长度负荷降低见图5作用于钻头的轴向力减小扭矩增加见图4

  顶角φ大时(见图6a)取钻头轴接近方向R1顶角小时(见图b)取接近半径方向R2顶角大时轴向抗力增加顶角小时水平力H2增加

  针对曲轴油孔加工要求有利排屑扭矩低等特点我们选用顶角为128~133使加加工时切屑向上窜出刃沟的摩擦阻力较小排出较顺利
  五横刃修磨

  包括横刃在内的各刃口的轴向力和水平分力的分析可从图7得知在横刃部分其切削力很大因此将横刃宽度修窄两分力会减少钻头中心部(横刃)切削速度理论上为零越向外周去速度越增加
  由于我们采取了厚钻芯结构横刃必须修磨为满足曲轴油孔的深孔加工要求我们采用十字横刃磨法见图8得出两个径向刃不仅增大前角(rnc=1~5)为正前角而且加大了容屑空间使切屑排出更为顺畅切削振动小定心良好横刃缩短到0.075d为最佳见图9

六、抛物成型钻头的切削用量和使用情况

对于曲轴油孔等深孔加工适宜采用较高的转速利用甩屑的作用促使切屑排出降低进给量提高钻头的耐用度在可能的情况下保证充分的冷却延长钻头的使用寿命
    切削实例1
    被加工材料:40Cr
    热处理状态:HB 270~300
    切削速度:18m/min
    进给量:   0.044mm/r
    钻孔直径:7mm
    孔深:    125mm
 
    切削实例2
    被加工材料:48Mn
    热处理状态:HB 203~277
    切削速度:   18m/min
    进给量:     0.088mm/r
    钻孔直径:   8mm
    孔深:       84mm

材料

铝合金

碳钢

球墨铸铁

钻型

S轻型

S中型

S强力型

切削速度(m/min)

43-47

16-30

15-20

进给量

(0.05-0.025)d

(0.05-0.025)d

(0.003-0.002)d

钻铸铁孔切削用量表HB20—40

长径比L/d

切削用量

直径(毫米)

5

8

10

12

16

20

25

30

10—15

进给量(f

0.2

0.24

0.24

0.3

0.32

0.32

0.5

0.5

转速(n

700

600

530

420

335

270

240

200

16—20

进给量(f

0.18

0.2

0.24

0.24

0.32

0.32

0.4

0.4

转速(n

600

530

420

335

270

240

200

175

 

钻球墨铸铁切削用量表QT45—0

长径比L/d

切削用量

直径(毫米)

5

8

10

12

16

20

25

30

10-15

进给量(f)

0.18

0.2

0.24

0.27

0.32

0.4

0.4

0.5

转速(n)

700

600

530

420

300

270

240

175

16-20

进给量(f)

0.15

0.17

0.2

0.24

0.7

0.32

0.4

0.4

 

转速(n)

600

530

420

300

270

200

175

150

 

钻奥氏体不锈钢切削用量表

深径比L/d

切削用量

直径d(毫米)

10

15

20

10-15

进给量(f)毫米/

0.3

0.4

0.5

转速(n)/

240

200

160

16-20

进给量(f)毫米/

0.24

0.32

0.4

转速(n)/

240

160

150