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鉆頭材料的選取與涂層工藝的應(yīng)用
來(lái)源:東莞市厚澤五金科技有限公司發(fā)布時(shí)間:2018.05.28

    針對(duì)工件的特性,選取合適的鉆頭,優(yōu)化切削參數(shù),提高加工效率成為當(dāng)務(wù)之急。

   隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,各五金制造企業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大,原有加工方式已不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍,為此,各車間內(nèi)引進(jìn)了先進(jìn)的數(shù)控加工中心。數(shù)控機(jī)床具有加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn),特別適合大批量生產(chǎn)。因此對(duì)鉆頭刀具的材料的要求也更高。

    根據(jù)材料的加工特性,要求鉆頭具有以下特點(diǎn):鉆頭的硬度必須大于被加工工件的硬度;由于鉆頭在加工工件時(shí)承受著很大的扭轉(zhuǎn)力和軸向力,因此必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性;由于被加工材料韌性好,要求切削時(shí)刀刃要足夠鋒利,因此刀具材料必須具有足夠的抗磨損能力,這樣才能減少加工硬化;由于該工件化學(xué)特性要高,因此要求刀具材料和鈦合金親和力要差,以免行程擴(kuò)散而造成粘刀、斷鉆現(xiàn)象。

  目前,適用于做刀具的材料種類極其繁多,包括工具鋼、硬質(zhì)合金、超硬材料等。

  起初,嘗試采用普通高速鋼鉆頭進(jìn)行涂層進(jìn)行試驗(yàn),普通高速鋼鉆頭價(jià)格低廉,當(dāng)采用涂層技術(shù)后,可以明顯降低刀具與工件的摩擦系數(shù),提高刀具壽命。但是由于機(jī)床轉(zhuǎn)速較高,所使用鉆頭強(qiáng)度不夠,加工過(guò)程中造成鉆頭折斷,效果并不理想。

  硬質(zhì)合金是最新發(fā)展起來(lái)的一種刀具材料,適用于大多數(shù)材料的粗精加工,包括鋼、鑄鐵、特殊材料和塑料。為此,決定采用整體硬質(zhì)合金鉆頭。

  鉆頭修磨各參數(shù)的確定

  1.麻花鉆的主要輔助平面

  麻花鉆的幾個(gè)主要輔助平面為基面、切削平面、中剖面和柱剖面。

  如果不考慮輔助運(yùn)動(dòng),麻花鉆頭主切削刃上任意點(diǎn)的基面,由于麻花鉆的架構(gòu)特點(diǎn),鉆頭主切削刃上各點(diǎn)的基面是變化的。

  主切削刃上任意點(diǎn)的切削平面,是包含該點(diǎn)切削速度方向而又切于該點(diǎn)加工表面的平面。切削平面和基面垂直,且主切削刃上各點(diǎn)的切削平面均不相同。主切削刃上任意點(diǎn)的柱剖面是通過(guò)該點(diǎn)并以鉆頭中心線為中心線而做的圓柱面,主切削刃上不同的柱剖面是不同半徑的圓柱面。

  2.麻花鉆鉆頭的主要幾何參數(shù)的選取

  麻花鉆鉆頭的主要幾何參數(shù)選擇包括鉆頭頂角的選擇、鉆頭切削刃前角和后角的選擇、鉆頭螺旋角對(duì)鉆頭壽命的影響分析以及刃口的相關(guān)處理。

  鉆頭頂角決定切屑寬度和鉆頭前角的大小。當(dāng)鉆頭直徑和進(jìn)給量一定時(shí),增大頂角,則鐵屑變窄,單位切削刃上的負(fù)荷減輕。頂角對(duì)前角有很大影響,相應(yīng)增加頂角有利于改善鉆心處的切削條件。頂角影響切屑流出的方向。根據(jù)相關(guān)刀具設(shè)計(jì)資料,結(jié)合所加工產(chǎn)品硬度不高,但粘性較大的特點(diǎn),選取該鉆頭頂角為140°。

  麻花鉆的前角是由鉆頭的其他幾何參數(shù)決定的。在機(jī)床進(jìn)行高速切削時(shí),前角對(duì)切削變形及切削力的影響較小,同時(shí)采用較小的前角時(shí)可以增強(qiáng)刀尖強(qiáng)度。當(dāng)前角確定以后,后角越大,刃口越鋒利,但會(huì)相應(yīng)減小楔角影響刀具強(qiáng)度和散熱面積。為此,將鉆頭后角選取的小一些,取為8°。

  3.鉆頭螺旋角對(duì)鉆頭壽命的影響分析

  由麻花鉆的外形特點(diǎn)可知切削刃上各點(diǎn)螺旋角是變化的,螺旋角直接影響主切削刃的前角。螺旋角越大,則刃口越鋒利,切削越輕快,否則會(huì)造成嚴(yán)重的加工硬化現(xiàn)象使得刀刃很快磨損。根據(jù)相關(guān)刀具設(shè)計(jì)資料,取螺旋角為30°可以滿足使用要求,同時(shí)便于大批量生產(chǎn)。

  4.刃口的相關(guān)處理

  刃口的處理包括橫刃修正、倒棱和倒刃等措施。針對(duì)被加工材料、機(jī)床加工性能、加工參數(shù)以及夾具工況等,對(duì)鉆頭的刃口進(jìn)行了合適的鈍化,提高鉆頭的鉆削性能,降低了刀具磨損量。

  涂層技術(shù)的應(yīng)用

  在切削參數(shù)不變的情況下,為了提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本,對(duì)刀具采用涂層技術(shù),降低刀具磨損,以提高刀具耐用度越來(lái)越成為一種趨勢(shì)。

  刀具涂層是指在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼(HSS)基體表面上,利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物。涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障,減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng),從而減少了刀具磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。

  經(jīng)過(guò)涂層之后的鉆頭加工數(shù)量有了明顯提升,單件成本大大降低。