硬質(zhì)合金鉆頭的合理選用

過去，人們一直認(rèn)為鉆削加工必須在較低的進(jìn)給量和切削速度下進(jìn)行，這種觀點在使用普通鉆頭的加工條件下曾經(jīng)是正確的。如今，隨著硬質(zhì)合金鉆頭的出現(xiàn)，鉆削加工的概念也發(fā)生了變化。事實上，通過正確選用合適的硬質(zhì)合金鉆頭，可以大幅度提高鉆削生產(chǎn)率，降低每孔加工成本。 硬質(zhì)合金鉆頭的基本類型 可供用戶選擇的硬質(zhì)合金鉆頭分為四種基本類型：整體硬質(zhì)合金鉆頭、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭、焊接式硬質(zhì)合金鉆頭和可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭。每種鉆頭都具有適合特定加工條件的優(yōu)點。 （1）整體硬質(zhì)合金鉆頭 整體硬質(zhì)合金鉆頭適于在先進(jìn)的加工中心上使用。這種鉆頭采用細(xì)顆粒硬質(zhì)合金材料制造，為延長使用壽命，還進(jìn)行了TiAlN涂層處理，專門設(shè)計的幾何刃型使鉆頭具有自定心功能，在鉆削大多數(shù)工件材料時具備良好的切屑控制及排屑性能。該鉆頭的自定心功能和嚴(yán)格控制的制造精度可確?？椎你@削質(zhì)量，鉆削后不需再進(jìn)行后續(xù)精加工。 （2）硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭 安裝硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的鉆頭可加工孔徑范圍很廣，加工深度范圍為2D～5D（D為孔徑），可應(yīng)用于車床和其它旋轉(zhuǎn)加工機(jī)床。 （3）焊接式硬質(zhì)合金鉆頭 焊接式硬質(zhì)合金鉆頭是在鋼制鉆體上牢固焊接一個硬質(zhì)合金齒冠制成。這種鉆頭采用自定心幾何刃型，切削力小，對大多數(shù)工件材料均可實現(xiàn)良好的切屑控制，加工出的孔表面光潔度好，尺寸精度和定位精度都很高，不必再進(jìn)行后續(xù)精加工。該鉆頭采用內(nèi)冷卻方式，可用于加工中心、CNC車床或其它高剛性、高轉(zhuǎn)速機(jī)床。 （4）可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭 可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭是近年開發(fā)的新一代鉆削刀具。它由鋼制鉆體和可更換的整體硬質(zhì)合金齒冠組合而成，與焊接式硬質(zhì)合金鉆頭相比，其加工精度不相上下，但由于齒冠可更換，因此可降低加工成本，提高鉆削生產(chǎn)率。這種鉆頭可獲得**的孔徑尺寸增量并具有自定心功能，因此孔徑加工精度很高。 鉆體與硬質(zhì)合金齒冠之間采用精密磨制的互鎖V形槽連接機(jī)構(gòu)相互鎖緊，可確保鉆頭組合體具有與焊接式硬質(zhì)合金鉆頭相同的尺寸精度和整體剛性。同時，這種鎖緊機(jī)構(gòu)只有**的正確配合位置，使齒冠易于安裝到與之匹配的拉桿上，從而可保證更換齒冠時的重復(fù)定位精度。當(dāng)通過鎖緊螺釘拉緊拉桿時，齒冠/鉆體組合體相互牢固鎖緊，其連接剛度足以勝任大進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速的高生產(chǎn)率孔加工要求。公司采用先進(jìn)的注射成型工藝制造的硬質(zhì)合金齒冠具有極高的材質(zhì)均勻性，使齒冠具有均勻的強(qiáng)度和統(tǒng)一的熱變形性能。公司目前可提供三種特定幾何刃型的鉆頭：**種是具有常規(guī)的刃口鈍化半徑、刃帶寬度和倒錐角的通用幾何刃型，適合加工大多數(shù)型號的鋼材料；**種是具有較寬刃帶和倒棱的幾何刃型，適合加工鑄鐵材料；第三種幾何刃型可減少切削熱和加工硬化，適合加工不銹鋼和超級合金材料。 

選用硬質(zhì)合金鉆頭的考慮因素 （1）加工精度 選用硬質(zhì)合金鉆頭時，首先需要考慮鉆削加工的尺寸精度要求。一般來說，被加工孔徑越小，其公差也越小。因此，鉆頭制造商通常根據(jù)被加工孔的名義直徑尺寸對鉆頭進(jìn)行分類。在上述四種類型的硬質(zhì)合金鉆頭中，整體硬質(zhì)合金鉆頭的加工精度*高（φ10mm整體硬質(zhì)合金鉆頭的公差范圍為0～0.03mm），因此它是加工高精度孔的*佳選擇；焊接式硬質(zhì)合金鉆頭或可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭的公差范圍為0～0.07mm，比較適合一般精度要求的孔加工；安裝硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片的鉆頭比較適合重載粗加工，雖然它的加工成本通常低于其它幾種鉆頭，但其加工精度也比較低，公差范圍為0～0.3mm（取決于鉆頭的長徑比），因此它一般用于精度要求不高的孔加工，或者通過換裝鏜刀片完成孔的精加工。 （2）加工穩(wěn)定性 除了考慮鉆孔精度要求外，選擇鉆頭時還需考慮加工機(jī)床的穩(wěn)定性。機(jī)床穩(wěn)定性對于鉆頭的**使用壽命和鉆孔精度至關(guān)重要，因此需要仔細(xì)檢驗機(jī)床主軸、夾具及附件的工作狀態(tài)。 此外，還應(yīng)考慮鉆頭自身的穩(wěn)定性。例如，整體硬質(zhì)合金鉆頭剛性*好，因此可達(dá)到很高的加工精度。而硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，容易發(fā)生偏斜。這種鉆頭上安裝了兩片可轉(zhuǎn)位刀片，其中內(nèi)刀片用于加工孔的中心部分，外刀片則加工從內(nèi)刀片至外徑處的外緣部分。由于在加工初始階段只有內(nèi)刀片進(jìn)入切削，鉆頭處于不穩(wěn)定狀態(tài)，極易引起鉆體偏斜，且鉆頭越長，偏斜量越大。因此，在使用長度超過4D的硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片鉆頭進(jìn)行鉆削加工時，在開始鉆進(jìn)階段時應(yīng)適當(dāng)減小進(jìn)給量，進(jìn)入穩(wěn)定切削階段后再將進(jìn)給率提高到正常水平。焊接式硬質(zhì)合金鉆頭和可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭是由兩條對稱切削刃組成可自定心的幾何刃型，這種具有高穩(wěn)定性的切削刃設(shè)計使其在切入工件時不需要減小進(jìn)給率，只有當(dāng)鉆頭傾斜安裝與工件表面成一定傾角切入時例外，此時建議在鉆入、鉆出時將進(jìn)給率減小30％～50％。由于此類鉆頭的鋼制鉆體可產(chǎn)生微小變形，因此非常適合用于車床加工；而整體硬質(zhì)合金鉆頭由于脆性較大，用于車床加工時較易折斷，尤其當(dāng)鉆頭定心狀況不佳時更是如此。 （3）排屑與冷卻液 排屑是鉆削加工中不容忽視的問題。事實上，鉆削加工中遇到*多的問題就是排屑不暢（加工低碳鋼工件時尤其如此），且無論使用何種鉆頭均無法回避這一問題。加工車間經(jīng)常采用外部注入冷卻液的方式輔助排屑，但這種方法只有在被加工孔深小于孔徑以及減小切削參數(shù)的情況下才有效。此外，必須選用與鉆頭直徑相匹配、合適的冷卻液種類、流量和壓力。對于沒有安裝主軸內(nèi)冷卻系統(tǒng)的機(jī)床，則應(yīng)使用冷卻液導(dǎo)管。被加工的孔越深，排屑就越困難，需要的冷卻液壓力也越大，因此應(yīng)保證鉆頭制造商推薦的*小冷卻液流量，如冷卻液流量不足，則需要減小加工進(jìn)給量。 （4）每孔加工成本 生產(chǎn)率或每孔加工成本是影響鉆孔加工*重要的因素。為提高生產(chǎn)率，鉆頭制造商正致力于研究可集成多種操作工序的加工方法，并開發(fā)可實現(xiàn)高進(jìn)給、高轉(zhuǎn)速加工的鉆削刀具。 *新開發(fā)的可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭具有優(yōu)異的加工經(jīng)濟(jì)性。鉆頭磨損后，用戶不必更換整個鉆體，只需更換硬質(zhì)合金齒冠即可，其購買費用只相當(dāng)于焊接式或整體硬質(zhì)合金鉆頭重磨一次的費用。硬質(zhì)合金齒冠更換容易且重復(fù)性精度極高，加工車間可用一支鉆體配備多個齒冠，以加工不同孔徑尺寸的孔。這種模塊化的鉆削系統(tǒng)可減少直徑12～20mm鉆頭的編目費用，同時還可節(jié)省對焊接式或整體硬質(zhì)合金鉆頭進(jìn)行重磨時需要的備份刀具費用。 在考慮每孔加工成本時，還應(yīng)將鉆頭的總壽命計算在內(nèi)。一般來說，一支整體硬質(zhì)合金鉆頭只能重磨7～10次，一支焊接式硬質(zhì)合金鉆頭只能重磨3～4次，而可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭在加工鋼料時，其鋼制鉆體至少可更換齒冠20～30次。 由于焊接式或整體硬質(zhì)合金鉆頭需要重磨，為避免刀具發(fā)生破損，車間在使用這種鉆頭時傾向于采用較低的切削參數(shù)，因此也會影響鉆削生產(chǎn)率。而可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭不需重磨，車間在加工時可采用*大的進(jìn)給量和切削速度而不必?fù)?dān)心齒冠破損。 在許多情況下，由于焊接式或整體硬質(zhì)合金鉆頭重磨后的切削刃形狀和刃口處理狀態(tài)與新鉆頭難以完全吻合，因此其切削性能也與新鉆頭存在一定差異。此外，如重磨過程中對切削刃處理不當(dāng)，可能使刃口容易破損、鉆削扭矩和鉆削力加大、切削熱增加，從而導(dǎo)致鉆頭壽命縮短。而新型可更換硬質(zhì)合金齒冠鉆頭的工作壽命則更為穩(wěn)定一致。