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钻孔中产生的问题之欧阳史创编

群钻的各种钻型

时间:

2021.02.10

创作:

欧阳史

基本型群钻在钻通用结构钢材料时,获得了良好的切削性能。

但是加工材料日益多样化,各类材料的加工性千差万别,加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。

工件材料变了,孔的要求变了,促使钻型也必须跟着变,要有灵活性。

要正确分析和估计客观情况,并采取有效的措施。

本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。

第一节钻孔中产生的问题

钻孔中遇到的问题很多,下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例,说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。

一、加工材料不同所产生的问题

   

(1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等),负荷大,钻不动,勉强钻下去,钻头很快磨钝、烧坏。

(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时,产生严重的加工硬化现象,越钻越硬,钻头磨损很快,产生毛刺很严重。

(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢),切屑长而不断,象两条长蛇一样盘旋而出,缠绕在主轴上,乱甩伤人,很不安全,而且切削液加不进去。

在自动机床上这一问题更为突出。

(4)钻铸铁时,切屑成碎末,像研磨剂一样,高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。

(5)钻紫铜时孔形常不圆,钻软紫铜也不易断屑,有时钻头被咬在孔内。

(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象,轻则把孔拉伤,重则使钻头扭断。

(7)钻铝合金孔壁不光,切屑不易排出,尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。

(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等),时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。

(9)钻有机玻璃时,孔不光亮,发暗(乌),本来是透明净亮的,钻完孔后,孔壁变成乳白色了,更严重时孔壁烧伤,和产生“银斑”状裂纹。

(10)钻橡皮时,孔收缩量很大,易成锥形、上大下小,孔壁毛糙。

二、工艺条件不同产生的问题

(1)钻薄板孔,有时工件不便于压紧,人们多采用手扶,但当钻头刚要钻出工件时,手就扶不住工件了,发生抖动,很容易出工伤事故。

另外,孔易产生多角形、毛刺和变形。

(2)钻深孔时,切屑难排出,常常要在中途多次退出钻头才能钻完一孔,人们称之为“啄木鸟式”的钻削方式;钻直径大的孔(如在钢上钻直径大于35毫米的孔),直接用普通麻花钻钻出就比较困难,负荷大,钻头和机床都承受不了,常发生“闷车”,此时要先钻出小孔,再用大钻头扩孔。

如果,硬要一次钻出,进给量必定选得很小,这样生产效率就很低。

(3)当工件上已有毛坯孔再扩孔时,由于加工余量不均匀,表面有硬皮,因此钻头常会歪斜,刃口也容易崩坏。

(4)在倾斜表面或曲面上钻孔时,钻头往往定不住中心,发生偏斜,常不得不先将工件表面锪平,然后才能钻孔。

(5)由于小量生产的需要,为了节省非标准尺寸的专用铰刀,希望用钻头钻出精孔。

这也是我们常遇到的难题。

(6)小量生产采用划线钻孔时,钻头不易找正,当孔窝划得浅时,孔偏不容易发现;划深时,看出孔偏再找正也就费劲了。

(7)用钻头进行扩孔,也容易产生“扎刀”;有时孔壁出现大螺旋沟,甚至用铰刀铰孔后也不能除掉。

(8)用钻头锪倒角,容易发生抖动,出现多角形,或产生严重的毛刺。

第二节 工件材料的钻削加工性

一、概 述

在钻头与工件的矛盾统一体中,一般来说,钻头是矛盾的主要方面,但也常常会发生转化。

因此研究钻孔过程,既要研究刀具一方,又要研究矛盾的另一方――工件材料。

在这里,着重需要研究的是工件材料的钻削加工性。

工件材料的钻削加工性(或称可钻削性)是指材料由毛坯通过钻削过程,得到所要求孔形难易程度的工艺特性。

显然,钻削加工性是一个综合性指标。

这是由于钻孔中的各种问题:

生产效率、切削力、耐用度、加工质量等交织综合在一起,切屑变形与摩擦运动决定着钻削力和切削热;钻削热影响着钻削温度和冷硬层;而积屑瘤与钻削温度密切相关;积屑瘤、振动和切屑的挤刮则限制着表面光洁度的提高;孔要求越精越光,则又限制着钻头耐用度和生产效率的提高,……。

还应指出,由于各种材料在钻孔中的具体要求不同,其钻削加工性的指标也不同。

   

影响材料钻削加工性的因素很多,有物理一力学性能、化学成分、材料制造和热处理方法等。

化学成分和材料制造状态如金相组织是决定物理一力学性能的根据,然而直接起作用的却还是物理一力学性能,它包括强度(或硬度)、塑性(或韧性)、导热率和线膨胀系数以及弹性系数等,这些因素直接影响到钻孔效率的高低。

二、钻削加工性分级指标

材料的钻削加工性,可以采用一种分级的方法进行粗略地判定。

即按主要物理一力学性能指标的大小,分成11级,如表5―1。

表中针对钻孔(特别是用高速钢麻花钻钻孔)的特殊性,选定材料的硬度HB(或强度σb)、伸长率σ(或冲击值αk)、导热系数九和弹性系数四(或线膨胀系数Ⅸ)作为评定钻削加工性的指标。

   当材料类型一定(如钢、铸铁或铜合金)时,硬度愈高,则强度愈大,有一定对应关系,不论是硬度高还是强度大,都能使切削负荷大,因此,可用硬度或强度极限或两者中的高等级作为评定指标之一。

另外需要指出,用硬质合金车刀加工σb=100公斤力/毫米2的钢材属于较易切削的等级,而当改用高速钢麻花钻钻时则应属于较难钻削的等级了。

同样,当材料类型一定时,其塑性伸长率σ和韧性(冲击值αk)相互间也有一定关系。

通常,伸长率σ大时,冲击值αk也高。

两者在物理意义上虽有不同:

塑性表征材料所能允许的塑性变形程度;韧性则表示材料所能承受的冲击能量(如切削功率),但它们都相近似地影响到钻削过程。

σ或αk值愈大,则切屑愈难折断,切削负荷(钻削力和钻削功率消耗)愈大。

因此,可用σ或αk或两者中的高等级作为评定指标之一。

   还应注意的是,钻削加工性的第Ⅱ项指标,以中等塑性(或韧性)的加工性为好。

塑性(或韧性)过低、过高,则可钻削性均变坏。

材料脆性很大时,则切屑崩碎甚至碎成粉末,对排屑和散热均不利,切削力和热将集中在刃口上,导致耐用度降低。

弹性系数E和线膨胀系数α,对孔加工来说,常起到较大的作用,例如孔径的弹性回复和热胀冷缩,直接影响到孔壁与钻头的摩擦、磨损和孔径扩张量。

同样,也用E或α或两者中的高等级作为第四个评定指标。

由上可见,这四个评定指标在表示钻削过程的矛盾特点时,各有侧重,即:

Ⅰ――负荷,Ⅱ――切屑(断屑、粘刀和表面硬化),Ⅲ――温度,Ⅳ――变(收缩)。

三、常用材料的可钻削性分级

钻孔中经常遇到的各类材料,包括铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属、非金属材料等,其主要物理―力学性能及可钻削性分级列于表5-2、5-3。

每种材料可钻削性分级的代号表示为:

   以上前两例

(1)、

(2)可钻削性分级的各项指标均不超过5,因此其可钻削性是良好的或较好的。

由第(3)例可知,45钢经淬火和中温回火后,硬度、强度大增,切削力增加,则可钻削性变坏。

而第(4)例,不锈钢1Cr18Ni9Ti,强度虽不算高,但因其塑性大和导热系数低,造成切屑不易断,加工硬化强烈,产生的切削热多、温度高。

因此,在钻孔时,应作为主要问题认真对待,采取对策。

第三节 钻铸铁

一、问题的提出

   灰铸铁与碳素钢一样,也是一种铁(Fe)与碳(C)的合金,含碳高于2%的就为铸铁。

铸铁是机械工业应用广泛的材料之一,例如机床床身,机器底座,各种箱体、壳体等都是铸铁(如HT15-33、HT20-40)制成,许多机床厂,汽车、拖拉机厂的生产线上多轴组合钻床大都用来钻这种材料。

球墨铸铁通过浇铸前向铁水加入球化剂和墨化剂,以促使碳呈球状石墨结晶,其强度和塑性均比灰铸铁高。

在用普通麻花钻钻铸铁孔时,发现有下述特点:

   

(1)钻头的磨损几乎完全在后面上,外缘转角处磨损最大,有时整个角磨掉,限制了生产效率的提高。

   

(2)当横刃修磨得过窄时,钻头容易崩刃或崩尖,尤其是钻铸造质量差或带有铸造黑皮的工件。

   (3)切屑细碎,钻深孔时难以排屑,切削液不容易流到切削区。

   (4)不用切削液时,钻头与孔壁容易研死。

而且灰尘很大,有害于人身健康。

   (5)有一定程度的扎刀现象,使工件在出口处易产生崩裂。

二、灰铸铁的特点

上述这些问题的产生不是偶然的,而是与铸铁的特性密切地联系着的。

常用的铸铁其特点有:

   

(1)硬度较低,一般约为HB176~255,但是铸件表面往往有带型砂的硬皮和氧化层,这层表皮硬度很高。

另外,毛坯边缘有时可能出现白口铸铁,这时硬度极高,约为HB600,加剧钻头磨损。

   

(2)强度低(指抗拉、抗弯强度),而抗压强度和耐磨性则较高。

因此,整个来说,钻削力不大(相对于钢而言)。

而且,在切削负荷中轴向抗力是主要的,扭矩抗力占的比例不大,例如用直径27毫米的普通麻花钻,钻合金结构钢(40Cr)和铸铁(HT15-33)来比较,钻铸铁比钻合金结构钢的轴向力只减小35%,而扭矩则减小57%,如表5-4。

其他脆性材料有类似的趋向。

(3)脆性大,塑性变形小,切屑是崩碎的,夹杂有粉末。

碎末状的切屑,带来一些问题,第一,当钻深孔时,比较难排出;第二,切屑碎末如同研磨剂一样,夹在钻头的后面、刃带与工件之间,产生剧烈的摩擦,使钻头磨损;第三,由于切屑是成小片崩碎的,钻削力和热量均集中在刃口上,且切屑与钻头前刀面的摩擦较小,与后刀面的摩擦是主要的。

   这几个方面的因素就决定了钻头的磨损主要在后刀面和刃带上,实际情况也正是这样。

   (4)铸铁的导热率较低,也促使切削热集中在切削刃口上。

   (5)铸铁组织比较粗松,并含有石墨,减小了材料的塑性和强度,有利于切削。

但铸铁中还含有碳化铁(显微硬度高达1000~2300)及其他很硬的杂质,则对刀具耐用度很有害。

铸造中难免产生铸造缺陷,如气孔、砂眼、冷隔、白口等,常导致切削刃崩坏,或两刃负荷不同,使孔轴线偏斜。

三、钻铸铁群钻的特点和使用

   由表5-2可知,灰铸铁(如HT20-40)的可钻削性等级为3、4、4、3,即属于较易钻削一类。

但就其四项指标而言,Ⅱ、Ⅲ项指标高,即塑性较低,切削崩碎,导热慢,热量集中在刃口。

因此,基本对策是:

   

(1)应使钻头尽快地通过工件,尽量缩短切削刃与工件的接触路程,减少钻头切削刃与工件摩擦的机会。

所谓快速通过工件,就是要求钻头每分钟进给量尽量大一些,即转速(n)与进给量(f)的乘积(nf毫米/分)要大。

另一方面,当钻头每分钟钻入的深度相同,亦即每分钟进给行程(nf)一定时,由于切削刃是沿螺旋线前进,若转得慢(n小),进给得快(f大),即螺线的螺距大一些,则切削刃走过的总路程要短,切削刃受到的摩擦机会就减少了。

因此,应尽可能加大进给量,然后适当地选择转速。

   

(2)要加大进给量,则钻削抗力增大,因此应使钻头尽量锋利。

由于钻铸铁轴向抗力是主要的部分,而轴向抗力又多集中在横刃上,所以,合理地修磨钻头横刃,减小轴向抗力是主要的。

如果把横刃完全切除,则轴向抗力可显著降低,但这样带来两个问题:

第一,定心不好,通常要用钻模来定位;第二,钻硬的铸铁时,尤其是稍遇到有铸造黑皮和白口时,钻头容易崩刃。

因此不宜将横刃完全磨掉,应保留一定的钻心尖,但比钻钢的群钻横刃修磨得更窄、更锋利一些,内刃前角γτ0也可大些。

   (3)为了保护钻心尖,磨出月牙圆弧槽使钻心尖低下来,切入工件后三尖很快同时切削,钻心尖不易崩坏和磨损,也便于找正。

横刃虽然修得更窄了,但钻尖高可和钻钢的基本型相近。

   (4)采用双重锋角。

由于钻头的外缘切削速度高,即相对摩擦运动速度高,因此该部分产生钻削热多,加上铸铁导热慢,所以热量都集中在钻头外缘刃尖处,致使它磨损最快。

通常,磨出倒角,即形成双重锋角(2ψ1),使转角处变宽,改善钻头散热条件,从而提高了耐用度。

经多次试验,表明双重锋角可以提高耐用度2~4倍,如表5-5。

但由于磨出双重锋角,加长了切削刃,使钻削扭矩稍有增加。

但是,钻铸铁群钻的轴向力降低很多,扭矩增加不多,因此总的切削负荷还是不大的。

   (5)适当加大后角。

一般比钻钢的大3。

左右,减少钻头后刀面与工件间的摩擦。

根据试验结果,外刃后角αfc为13~18。

时,钻头的耐用度较高。

   (6)合理使用切削液。

有些人在钻铸铁工件时,不愿意用切削液。

这里可能有一些客观因素,如工件很大,切削液不易清理;碎屑中含有石墨使水很快变得又黑又脏等。

但对于批量大的钻孔工序,最好还是采用切削液,这样可以大大提高钻头耐用度,改善钻孔质量,而且避免灰尘飞扬。

但要特别注意,切削液应自始至终连续加入,而且流量要适当,否则少量和断续的水流入孔内,容易引起孔壁局部硬化,和把碎屑调和成研磨膏一样,加剧钻头磨损。

   (7)当发现“扎刀”现象,需适当采取措施节。

   (8)用群钻钻铸铁时选择的切削用量,可参见表5-6。

第四节 钻铸铁精孔

一、问题的提出

钻头通常是用来钻粗孔的,如果要求孔的精度高、光洁度好,则需要通过铰孔来达到。

但是,我们在生产中也会碰到一些特殊情况,如有时对孔的精度和光洁度要求较高而缺乏铰刀,或要求加工出特殊的孔径尺寸而缺乏专用铰刀等。

这时,如能使用钻头直接钻出精孔(尤其是对一些铸铁件),确能起到“临阵破难关”的作用。

二、钻铸铁精孔群钻的特点和使用

钻铸铁精孔群钻如图5-2所示。

用这种钻型的钻头来钻铸铁精孔,效果较好。

其特点如下:

   

(1)如第二章所述,要想得到较精确的孔,首先应注意在切削中保持定心稳定和不产生振动,不使出现多边形。

为此,在较小锋角(2ψ=110°)的切削刃上,修磨出圆弧刃,形成一个突起的钻芯刃尖,类似一个小尺寸的钻头,它的横刃斜角较大,ψ=80°,以减小内刃的侧后角,在切削中保持稳定。

   

(2)在副切削刃(刃带)上,于2~8毫米长度上修窄,把副后角适当加大,并用油石鐾光,这样可减少刃带与孔壁的摩擦。

由于副切削刃变得锋利了,有助于避免在外缘处产生积屑瘤,从实际可以看到,外缘刀刃上的积屑瘤对加工光洁度有较明显的影响。

同时光鐾刃带(到▽8),提高刃口的光洁度,可以避免刃带上的毛刺将孔壁擦伤。

   (3)在切削刃外缘处磨出双重锋角2ψ1=15~20°,形成修光刃,可以减小切削中孔壁上的残留面积。

由于双重锋角使切削刃外缘的锋角减小,它的切削厚度相应减薄,有利于改善钻孔的切削变形情况。

钻铸铁精孔群钻切削部分的几何参数列于表5-8。

(4)正确选用切削用量对保证孔的质量有重要作用。

钻铸铁精孔,切削速度不宜太高,否则会影响钻头的耐用度,一般选用切削速度v≤15(米/分)即可。

进给量的大小直接影响到切削层的变形情况,建议选用进给量f=0.1~0.15毫米/转为宜。

在钻孔中,应使用切削液来改善加工条件。

(5)在钻孔操作中,钻头要装正,保证跳动量小,使钻头切削刃口具有较好的运动精度。

同时在钻完孔后,应注意先停车后退钻头,防止在退出钻头时将孔壁擦伤。

(6)如能正确运用铸铁精孔群钻钻孔,可以得到精度H9~H7级、光洁度▽5~▽8的孔。

但需指出,所得到的孔当其光洁度较高时,则孔径将会出现一定的收缩,即所得孔径比所用钻头直径为小,一般收缩量为0.005~0.015毫米。

为此,有时可采取稍损失一点孔的光洁度的办法,来减小孔的收缩量,使得到基本符合钻头原始尺寸的孔径。

但最好还是根据实际情况选择钻头的原始尺寸值,必要时,可用稍大的钻头改磨出所需要的钻头直径。

三、钻铸铁精孔群钻的特点口诀

铸铁精孔钻代铰,   两个锋角都较小,

刃带磨窄光外刃,   突出钻尖定心好。

第五节 钻不锈钢

一、问题的提出

   在近代工业尤其是石油、化工工业中,广泛地应用着各种类型的不锈钢。

这类钢钻孔时存在的问题,突出的有:

(1)不容易断屑;

(2)钻头耐用度低;(3)生产效率低。

而且这几个问题又互相关联着。

过去,在生产中处理这类问题时,常遇到以下几种不同的处置方式和造成的后果:

   

(1)为了避免钻头磨损太快,把切削用量(尤其是进给量)选得很低。

但是,这样不仅直接降低了生产效率,而且由于切削层薄,不利于断屑,从而影响到冷却效果。

实际上未能起到提高钻头耐用度的作用。

   

(2)为了不使钻孔效率过低,切削用量(尤其是切削速度)选得较高。

这样不仅直接降低了钻头的耐用度,而且还由于磨损加剧,刃磨次数增多,因而也起不到提高生产率的作用。

由此可见,如何处理好耐用度、生产效率与断屑、排屑之间错综复杂的关系,便成了钻不锈钢时极待解决的一项重要问题。

二、不锈钢的特点

   不锈钢的种类很多,常用的基本上可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢等三类,其他还有奥氏体+铁素体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢等。

   

(一)马氏体不锈钢

   这类钢如1Cr13~4Cr13等,含铬12~19%,含碳0.1~0.5%,能够抗大气腐蚀,且具有较好的机械性能。

马氏体不锈钢经调质处理后,硬度略有提高,通常使其HRC≤28。

它的切削加工性比退火状态的不锈钢有所改善,淬火后还能提高其耐腐蚀性。

但若提高其硬度使高于HRC30,则对刀具的磨损影响较大。

   

(二)铁素体不锈耐酸钢

   这类钢如1Cr17Ti,Cr25Ti等,含铬13~30%,含碳<0.25%。

因为它比马氏体钢的含铬量要高,无论怎样加热和冷却都不发生相变,故热处理不能强化,但变形可使其强化。

在钢中加入钛,可以防止晶粒长大。

其切削加工性较马氏体不锈钢差一些。

向各类不锈钢中加入硫、磷、硒等元素,可以改善其切削加工性,使切屑容易切离和折断,但却相应地降低钢的塑性和韧性,且将影响其耐腐蚀性能。

   (三)奥氏体耐酸钢

   这类钢最有代表性的为1Cr18Ni9Ti,除含铬约18%外,还含有镍9%左右。

它的特点是:

   

(1)综合机械性能高除有与中碳钢相近的机械强度外,且其塑性、韧性都较高。

因此,钻头在切削这类钢时,形成切屑要消耗很大的能量,这说明切削负荷很大。

特别是它的高温强度大,硬度高,在切削过程中,切屑切离时的负荷大,且不易折断,钻削1Cr18Ni9Ti的切削力,在相同的切削用量下,通常比钻45钢的大10~30%。

它的冷作强化趋势很强烈,强化系数高。

如在冷挤压中,当冷挤压量达40%时,强度极限(%)将由60公斤力/毫米2升高到120公斤力/毫米2,屈服极限将由25公斤力/毫米2增加到100公斤力/毫米2。

在切削状态下,加工硬化层大都在0.1~0.2毫米范围内,而表面显微硬度有显著地提高。

   

(2)导热性差它的导热率只有碳素钢的1/3~1/4。

切削时除一部分切削热由切屑带走外,相当多的热量则来不及从工件传导出去,从而集中在钻头的刃口处,加大了切削刃的热负荷。

   (3)对其他金属材料的粘附亲和性强在一定的高温、高压作用下,易与刀具表面产生粘附现象,而形成积屑瘤。

在奥氏体不锈钢的组织中,还存在着少量的碳化钛微粒,也会加剧刀具的磨损。

   (4)线膨胀系数较大比中碳钢的大30~40%。

三、钻不锈钢群钻的特点和使用

   在钻孔中经常遇到的不锈钢为1Cr18Ni9Ti,根据钻削加工性分级(见表5-2),其分级指标为4、6、7、2。

可见,这种钢的主要问题是塑性大,韧性高,切屑不易折断,常缠绕在钻头上,既不安全,又影响到生产效率的提高;而且使切削液很难流入孔内,加之导热慢,从而降低了钻头的耐用度。

由于导热率低这个因素不能改变,因此断屑问题成了主要问题。

只要断屑可靠,排屑顺利,能使切削液的作用发挥得比较充分,即有可能适当加大一些进给量,以保证达到预期的生产效率,并使刃口有可能避开切削冷硬层,进一步提高切削刃的耐用度。

钻不锈钢的钻型如图5-3和表5-9所示。

用它钻不锈钢时,切屑长100毫米左右,呈礼花状,如图5-4所示。

切屑从孔中顺利排出,切削液也能顺利地向孔内流入,工作安全可靠。

   关于这种钻头的使用特点简单叙述如下:

(1)“礼花”状切屑的形成和排出 以图5-4所示的这种钻型与基本型群钻比较可以看出,其不同点是尖高,圆弧刃浅,圆弧半径大,单边分屑槽也浅,B、B′点的刀尖角均较大,εγ≥150°,使B′点在分屑方面处于时分时而不分的“临界”状态;使B点处有时出宽的卷屑,有时则能将切屑撕裂断开。

“礼花”状切屑是属于长螺距带状屑与短螺距的螺卷屑的过渡型。

正是利用这种过渡的不稳定性,以达到断屑目的。

图5―5a所示B′点处于分屑状态,此时外侧段出直屑,内侧段出卷屑。

随着卷屑的卷曲半径逐渐加大和直屑逐渐加长,在钻头刃沟槽和孔壁的作用下,二者向一起靠拢,两股切屑的撕裂作用减弱,直至不能分屑,如图5-5b所示。

合并后的宽屑把原来内侧段形成的窄卷屑卷在里边,且连同外侧段的直屑一起巷曲,但是原已形成的直屑是向上窜的,它阻止了宽屑的卷曲,于是,当宽屑卷曲一周左右时,便将原外侧段切出的直屑从直屑和卷屑的交接处横向斜拧而折断,如图5-5c。

剩下来的宽屑,由于内刃处前角最小,切屑变形最大,切屑呈撕裂状态,而且圆弧刃部分的切屑抗断能力差,容易被撕裂,于是宽屑从芯部开始向外撕裂,如图5-5d所示,一直撕到B′点处。

由于内外两段切屑的流向、流速及卷曲程度均不同,又和图5-5a一样,切屑又分成了平直的和卷曲的两股。

这就是礼花状切屑形成的全过程。

由上可见,要形成这种切屑的关键是:

第一,使分屑点B′处于临界分屑状态,即一般是分屑状态,但当分开的切屑在流出中有会合趋势时,就可以转化为不分屑状态。

外刃的单边分屑槽应该磨得比较浅,最好是在刃口的后刀面由沟背转点向刃口方向磨,当磨到刃口处,再用油石将刃口稍为鐾低一点即可。

第二,要适当加大尖高(h≈0.05d~0.07d)和圆弧半径(R=0.2d),圆弧刃比较浅,从而使B点的刃尖角εγ≥150°,以减弱该点处的分屑能力,且又使切屑在一定情况下形成越卷越大的螺卷状,接着,由于该处刃口主偏角的变化、切屑流出方向的趋势不同,导致切屑逐次地被撕裂开,最后又实现在B′点处分屑的目的。

第三,B′点的位置应选择适当,l1=1.7~3.3毫米(参见表5-9),掌握好外刃所出平直切屑的宽度,在适当大的进给量和较低的切削速度配合下,有利于这段切屑在斜拧状态中蹩断,经验表明,切屑过窄而薄不易折断。

   当钻头直径较小时(d≤15毫米),可不必在外刃上磨分屑槽,即以B点来代替B′点的作用,能达到同样的目的。

   

(2)外刃锋角的选择外刃锋角不仅影响到切削刃B点的刃尖角εγ,以及分屑和外刃处切屑的排出情况,而且影响到钻头的耐用度。

   不锈钢的线膨胀系数较大,孔容易收缩,因此,锋角大一些为好,同时控制一定的进给量以加大切削厚度,有可能使切削刃避开冷硬层;适当加大锋角,还有利于排屑,因此有利于提高钻头的耐用度。

但是外刃锋角又不宜增加过大,如过大则相应地会使外缘转点处的刃尖角减小过多,反而不利于提高钻头的耐用度。

根据对厚度为52毫米的1Cr18Ni9Ti钢,用5只ψ10.4毫米的钻头,反复重磨不同的2ψ值进行试验,取:

进给量f=0.2毫米/转,转速n=320转/分,v=10.5米/分,乳化液冷却。

试验钻型的几何参数为:

2ψτ=135°,αfc=11°,k=0.7毫米,R=2毫米,l=3毫米,而改变外刃锋角2ψ的大小为110~150°。

试验结果如图5-6所示。

试验表明,钻不锈钢当外刃锋角2ψ≈135~140°时,耐用度最好;大钻头取较大值。

(3)正确地选用切削用量适当加大进给量和降低转速,有利于实现断屑。

而且切削用量对钻头的耐用度影响很大。

从钻孔试验中(见表5-10)可以看到,采用姐10.4毫米的钻头,当进给量不变、转速由320转/分增大到400转/分时,钻头的耐用度降低很多;而当切削速度不变,进给量由0.2毫米/转增大至0.25毫米/转时,钻头的耐用度也有明显的降低。

   试验还表明,切削速度对加工光洁度影响不大。

(4)钻孔时的系统刚性要好特别是钻小孔时,可用较短的钻头以增强钻头的刚性。

实践证明,采用短钻头其耐用度将比长钻头提高3~10倍。

(5)注意充分冷却 

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