深孔钻头的优化刃磨

深孔钻头的优化刃磨深孔钻头的优化刃磨 I-/口深孔钻头的优化刃磨重庆川东船舶重工有限公司(408102)冉伟深孔加工通常是指孔深L与孔径D之k~L/D? 5,10的孔的加工.深孔加工的一大难题就是排屑困难,尤其是钻床上加工深孔更是如此. 我公司承接的重庆轻轨工程道岔梁产品中有车轮轴零件,如图1所示,其注油孔为直径9mm, 深度270mm的特深孔,由于孔小而深,切屑非常不易排出,钻头细而长所以强度较差极易折断, 而一旦钻头断在孔里将无法取出,造成工件报废,加工时就出现过因切屑挤压钻头断在孔里的 ...

深孔钻头的优化刃磨 I-/口深孔钻头的优化刃磨重庆川东船舶重工有限公司(408102)冉伟深孔加工通常是指孔深L与孔径D之k~L/D? 5,10的孔的加工.深孔加工的一大难题就是排屑困难,尤其是钻床上加工深孔更是如此. 我公司承接的重庆轻轨工程道岔梁产品中有车轮轴零件,如图1所示,其注油孔为直径9mm, 深度270mm的特深孔,由于孔小而深,切屑非常不易排出,钻头细而长所以强度较差极易折断, 而一旦钻头断在孔里将无法取出,造成工件报废,加工时就出现过因切屑挤压钻头断在孔里的情况,而且钻孑L效率很低.经过分析 ,笔者决定通过钻头的优化刃磨来改善排屑状况,以降低钻头损耗和折断的风险,提高深孔加工效率. 图1车轮轴零件图 1.影响排屑的原因 (1)钻头顶角角度对排屑的影响沉平头孔时会发现,扩孔和沉孔时产生的切屑大有不同, 相同的切削用量扩孔时切屑会卷成圆筒形状排出,而沉孔时切屑不会卷曲,以弧形长条状排出孔口,因此可以肯定钻头顶角角度对排屑状态有较大的影响,如图2 所示. 钻头切削时, 刀口对工件的作用力之反作用力F始终垂直于刀口,此 4参磊冷加工图2刃13作用示意图头件力F并非单一力,而是主要存在径向分力和轴向分力等,两种分力的此增彼减左右着作用力F的方向,也决定了切屑的流向;当顶角角度为118. 时,产生作用力如F,与F相比其径向分力会增大,轴向分力会减小,此时作用力的方向也偏于径向,因此切屑流向也偏于径向,所以排屑困难;通过计算可以得出,此时切削刃B.的长度明显大干B的长度,如图3所示,因此切出切屑更宽,越宽的切屑在钻头螺旋槽内移动时与孔壁和钻头都产生较大摩擦,切屑流出阻力加大,更加大排屑难度.再有切削刃增长导致切削面加宽, 切削阻力加大,钻头负荷增大,加大钻头折断的危险;而且切刃长,切屑宽,摩擦大,抗力大, 因此工作部温度也高,加速了钻头的磨损.当增大钻头顶角角度到约145.时,情况则反之,如图2 中所示,与舛目比此时径向分力会减小,轴向分力会增大,此时反作用力的方向更偏于钻头轴向,切屑流向也偏于轴向,所以更易排屑;钻头刃面变短如图3中B所示,切出切屑更窄,摩擦减小,温度更低,更增加排屑顺畅度,也减小钻头负荷,增加钻头使用寿命. (2)分屑槽对排屑的影响如图4所示.在钻头刃面为正常形态,即没有修磨分屑槽的情况下,切出切屑的宽度等于刃边长度为L,切屑排图3钻头刃边示意图出摩擦较大,排屑阻力大;如果在两条切削刃上分别开出一条错开位置的分屑槽,切屑被分屑槽分成两条细得多的切屑Lt1]L和L,产生的摩擦就小,温度更低,排屑更顺畅,而且冷却效果会更好. 钻头 r,,一,7 件图4分屑槽刃磨示意图 (3)钻头前角角度对排屑的影响由于钻头前角是钻头固有角度,因此使用者较少注意它对加工的影响,前角大的钻头切削刃锋利,切削阻力小,产生抗力小,切削温度低,切屑流出时受前刀面挤压小,所以卷曲变形小,更不易折断而以弧形长条状排出,所以排屑更顺畅.而前角小则反之,切屑流出时容易断成碎片而堵在螺旋槽内,所以排出困难,稍多一点就会出现挤屑现象,就得提钻排屑. 此外,深孔钻头的后角应适当磨得大点,这样钻头刃口更锋利,对切削状况和切屑成长条形状都有好处,更利于排屑. 2.试验分析用三块厚1OOmm的Q235普通钢材叠压在一起做试件,用钻床铭牌上推荐切削用量n=6OOr/ min,考虑到钻头太长所以进给量比铭牌推荐稍小点取0.13mm/r. (I)用外圆处前角约25.(以万能角尺测量)的9mm~N长钻头做顶角角度对排屑影响的试验,取118.和145.的顶角(以万能角尺测量) 分别轮流刃磨3次钻3次,这样是为了尽可能排除钻头刃磨差别对结果的影响. 试验结果:顶角118.时3次基本都是钻到 80mm深前后时开始出现挤屑情况,120mm左右时无切屑排出孔外,提起钻头可以看到切屑呈短条状,之后切屑开始越来越碎,每进给5mm就得提钻排屑.顶角145.时基本都在120mm左右时开始出现挤屑情况,在160mm左右前基本都是长条状切屑,大多数切屑条可以排到孔口,没有 118.时提钻排屑频率高,大约进给1Omm才需提钻排屑.观察切屑情况,顶角118.时的切屑比顶角145.时稍微宽点也更弯,提钻排出的切屑顶角 118.时的挤压比顶角145.时的严重也更短更碎. 由于提钻次数少,钻完300mm深的孔,顶角145. 时比顶角118.的用时少1,2min. (2)用外圆处前角约35.的9mm加长钻头,做前角对排屑的影响试验.顶角约145.,孔深120mm左右时出现挤屑情况,直N4L深200mm 时切屑都还成长条状而不会挤碎,提钻排屑频率很低,约20mm左右排一次.钻完300mm深的孔用时比前面还更短. (3)由于9mm)JN长钻头不好做分屑槽试验,因此用20mm普通钻头来做,顶角取130.左右,试件用45钢作材料,n=2OOr/min,f--O.4mm/r, 加切削液.不开分屑槽钻出的切屑宽,而且颜色发黑,钻孔约40mm取出钻头可以看到刃口部位有些变蓝,在此钻头两刃口上分别错位开一条分屑槽不做别的任何修磨再钻,切屑变细,而且颜色比前面明显变白,只是有的地方会蓝,可见分屑槽对冷却有明显的作用. 3.结语钻床上钻深孔,排屑困难是个比较麻烦的问题.引起排屑困难的是多种复杂的综合原因,经实践总结:刃磨较大的顶角,选用螺旋角较大的钻头,修磨分屑槽,刃磨稍大的后角,合理选用切削用量并给予充分冷却,就可大大改善排屑情况,使排屑更顺畅,有效降低钻头损耗,减少切屑卡钻和挤断钻头的现象,减少提起钻头排屑的频率,大大提高深孔加工效率,此法在车轮轴油孔加工中产生了非常好的经济效益.MW (收稿日期:20110919) 提示请作者投稿时务必留下详细联系方式,包括姓名,地址,邮编,电话,身份证号,以便我们及时与您取得联系! Cn 参磊冷加工_49

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