轉位硬質合金鑲刃鉆頭的結構應用
時間:2011-07-20 08:54:13 來源:未知
可轉位硬質合金鑲刃鉆頭是70年代中期推出的一種新型高效鉆削工具，它較大地提高了鉆削效率和加工質量，而且能降低成本并使鉆孔范圍擴大。目前，該鉆頭的極小直徑可達12.7mm，最大直徑約35Omm左右。
圖1 可轉位硬質合金鑲刃鉆頭
1 可轉位硬質合金鉆頭的結構
可轉位硬質合會鉆頭的結構如圖1所示，主要由鉆桿和用螺釘固定在鉆桿端部的硬質合金涂層刀片組成，該刀片是為鉆削加工而專門研制的。由于鉆頭切削時切削速度沿徑向變化，因此，要求刀片在不同的叨削刃處有不同的性能。另外，該刀片還具有加工多種材料的能力。
內外刀片的不對稱布置是可轉位硬質合金鉆頭的主要結構特點，順利排屑和充分冷卻是保正該鉆頭正常工作的重要條件。為此，Coromant U型鉆頭設計成能順利排屑的新型螺旋棲和貫穿鉆頭的冷卻通道（如圖2），直接引主切削區的冷卻掖便排屑更如順偏可靠。
2 可轉位硬質合金鉆頭的特點
與傳統高速鋼麻花鉆相比，可轉位硬質合金鉆頭具有以下特點：
圖2 排除切屑的螺旋槽和貫穿鉆頭的冷卻通道示意圖
- 鉆孔質量高
- 應用這種鉆頭鉆孔其表面粗糙度可達Ra1µm，用特制鉆套引導鉆孔時，孔的位置精度可得到較大提高。由于可轉位硬質合金鉆頭允許采用的切削速度可高達200～300m/min，從而大大提高了鉆削效率。
- 鉆頭直徑精確可調。
- 這種可調鉆頭的直徑增量為0.05mm，一種鉆頭就可滿足一定尺寸范圍的鉆孔需要，減少了鉆頭備量。同時，該鉆頭易于實現精確預調，為在加工中心和其他數控機床的使用提供了方便。
- 鉆頭壽命長
- 這種鉆頭由于使用徐層可轉位硬質合金刀片，延長了鉆頭使用壽命。
- 更換刀片迅速方便。
- 這種可調鉆頭，由于鉆頭可調刀片磨鈍后只需轉換刀刃位置即可使用，簡化了調刀操作。
- 適宜在各種表面直接鉆削
- 這種鉆頭，由硬質合金刀片組成，刃口鋒利，該鉆頭能在各種平面、斜面和曲面上直接鉆孔而無需預鉆中心孔。
- 最小直徑受限制
- 該鉆頭受刀片緊固結構尺寸的限制，直徑不能太小，目前鉆頭最小直徑為12.7mm。
- 要求機床剛性高
- 若機床剛性差，系統剛性不足時，易產生振動，影響加工精度，嚴重的振動，可造成刃口碎裂。
3 切削用量選擇
高切速大進給是可種位硬質合金鉆頭的顯著特點．在工藝系統具有高剛性和充分冷卻潤滑的情況下，切削用量可按附表推薦的數據選擇。
使用涂層可轉位刀片切削用量推薦數據
| 工件材料 |
切削速度（m／min） |
進給量（mm/r） |
D≤25 |
D=25～40 |
D＞40 |
碳鋼和低合金鋼
180～320
0.05～0.1
0.1～0.25
0.15～0.3
不銹鋼
120～280
≤0.1
0.1～0.25
0.12～0.3
鑄鐵
100～180
≤0.12
0.1～0.3
0.2～0.4
鋁
250～450
≤0.15
0.15～0.3
0.15～0.4
#p#分頁標題#e#4 機床切削功率計算
使用可轉位硬質合金鉆頭鉆孔時，機床切削功率按下式計算：
式中：v——切削速度，m／min
S——鉆頭進給量，mm/r
r——切屑橫截面重心半徑，mm
D——鉆孔直徑，mm
Ks——單位切削力，N/mm2，對于中碳鋼從為2175N/mm2，對于不銹鋼和鑄鐵分別為2530N/mm2和1140NN/mm2，鋁為640N/mm2
h——機床傳動效率，一般取h=0.8
軸向進給力可按下式近似計算
F≈0.7S×（D/2）×Ks（N）
5 可轉位硬質合金鉆頭應用實例
該鉆頭可獲得很高的生產率。無油軸承例如，用Coromant U型鉆頭在不銹鋼上鉆削直徑14.2mm、深56mm的孔，選取切削速度v=123m/min，進給量S=0.06mm/r時，鉆孔時間在2Os以內，孔的表面粗糙度達Ra1. 35µm；在鋼板上鉆削直徑13.5mm, 深28mm的孔，選取切削速度為170m/min，進給量0.04mm/r時，鉆削時間僅需6s；而用高速鋼麻花鉆以20m/min的切削速度和0.1mm/r的進給量鉆削同樣的孔則需要36s，是Coromant U型鉆頭鉆削時間的6倍，可見可轉位硬質合金鉆頭的加工效率之高。此外，該鉆頭使用壽命長，其鉆頭壽命的累積鉆深可達16m。