钻尖修磨与在圆柱面上钻孔
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钻尖的修磨

Kennametal公司的技术专家Mike Plankey针对在柱面上钻孔提出几点意见。首先,可以在工件表面用中心钻钻孔定位,使钻孔有一个准确的开始点,另一个意见是采用十字修磨的钻尖钻头,它能使钻刃一开始切削就立刻接触到工件表面,可防止钻孔错位。

普通钻尖

肯纳的SE钻尖

螺旋钻尖

抛物面钻尖

十字/四小平面钻尖

Bickford钻尖
精密钻头公司高级技师Jim Geske说,对于在柱面上钻孔的钻头,至少有四种自定心钻尖刃磨型式是很有效的:螺旋面修磨、Bickford修磨、四小平面修磨和十字修磨。
Bickford修磨和螺旋面修磨有些相似:都有螺旋状钻尖,如果在薄壁管上钻公差要求较严的孔,则用Bickford修磨型式可能会更好,因为可从零件内孔先看到钻尖突出部位。用这两种修磨型式修磨的钻尖,其横刃处形成一凸起高度,从而赋予它自定心能力。然而,Geske说:“Bickford修磨对于整体硬质合金钻头是不合适的,因为这种修磨,需要大约9种不同直径的金刚石砂轮,成本太高。”此时刀具制造商应考虑选用60°或90°(加于钻头外缘转角处)的螺旋面修磨。
四平面修磨也与Bickford修磨和螺旋面修磨相类似,但它有两个主后角和两个第二后角形成的四个平面,这四个平面形成一个自定心的尖点。Geske说,四平面修磨也有两种型式:四面交迭和四面交在中心。交迭型主后面宽度与钻心厚度相同。这时主后角决定了钻头的横刃斜角,自然是后角越大,横刃斜角也就越大。
对于在凸起表面上钻孔,Geske推荐用四面交于中心的型式。因为制造厂希望所有的主、副后面都正好交于钻头的中心上,以保证自定心能力。
Performedge公司的Don Strubler副经理在谈到十字修磨的优点时说,大多数硬质合金钻头都用十字修磨或S型修磨。十字修磨减少了钻头的轴向压力,钻尖进入工件轻快,又能自定心,这对钻削圆形零件中心线上的孔时很重要。
十字修磨是一种常用的修磨型式:P3、P5和P9。P3钻尖角为135°,P5为118°,而P9是钴类硬质合金做成的P3钻头,钻尖角也是135°。十字修磨钻头自定心性能很好,例如,直径6.35mm~12.7mm的钻头,十字修磨形成一个只有0.05mm~0.2mm的钻芯厚度,如同针尖一样,可自定心。
Superion公司经理Choiniere说,为了在凸起表面上钻孔,通常在钻头上做出一个自定心的尖点,以确保这个尖点先于钻头外径接触工件,即假如操作者要在倾斜15°的凸起表面上钻孔,那么所有钻头的切削刃倾斜角度必须大于15°,以便使钻头钻尖能先接触工件表面,否则,操作者必须借助有较平端刃的刀具(如立铣刀)先铣一下,一般在大于6°的斜面上钻孔时,应用立铣刀进行预加工,可防止钻孔时产生偏移或引偏。
根据Geske介绍,选择钻头与钻孔的深度有关。因为这将影响到钻头的型式(如钻头是常规槽形,还是抛物线槽形)。孔深大于4倍直径时,推荐用抛物线槽形钻头。它的沟槽较宽,允许用较快的切削速度及较大的孔深。

刀具设计

一旦钻尖进入工件表面,钻尖的几何形状立即就处于次要地位。其它需要考虑的因素就凸现出来,像排屑性能和刚性等。钻头不仅需要有适当形状的钻尖,它还必须始终保持足够的刚性。在圆柱面等凸起表面钻孔,几乎都用较短的钻头,特别是那些用动力头的工序。
一家生产整体硬质合金钻头的CJT KOOICarb公司的销售部副经理Tom Trost说,该公司生产的短长度整体硬质合金钻头,30%是140°的钻尖角。TiN涂层、十字修磨钻头已成为该公司市场上的常规产品。
设计钻头时,应充分考虑钻头的排屑性能。对于钻3~4D深度的钻头,Strubler说,大多数钻头制造厂都加宽了其钻头的沟槽。近几年来,这些厂家都学会了熟练地操作砂轮,制作改进的沟槽形式。对于硬质合金钻头,采用沟槽底部平行或是较小的芯厚增量,这样沟槽变得较大。而对于高速钢钻头,正好相反,为了保持所需刚性,芯厚增量较大而沟槽变得较小,排屑空间小,造成排屑困难。

速度、进给和冷却

Strubler强调,在开始钻入时,要用较慢的进给量。有时也用一些特殊的办法或程序,如主轴旋转、进给采用“啄击”方式,或重复进给,之后退出孔外。Strubler说,这实际上对硬质合金钻头不利,因为当退回钻头时,有一部分切屑留在孔底,而硬质合金钻头再以高速、高进给切入时碰撞切屑,可导致钻头损坏。为解决这一问题,推荐钻削中加入短暂的进给停顿,然后再开始进给。
关于正确使用冷却液问题,Trost说,多数操作人员在钻孔时,直接使用切削油冷却,但可能受到环保等问题的制约。用油和水的乳化液冷却效果很好。切削时用了较多的润滑,使主轴轻快,减少了功率需求,减少了摩擦。
本文作者:张铁铭 (译)
原载:《工具展望》
上载于:2005-11-26 13:23:48

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