國(guó)內(nèi)外孔加工刀具發(fā)展概況研究

1、國(guó)內(nèi)外孔加工刀具發(fā)展概況研究1國(guó)內(nèi)外孔加工刀具發(fā)展概況研究國(guó)內(nèi)外孔加工刀具發(fā)展概況研究0.概述概述孔加工在金屬切削加工中占有重要地位，一般約占機(jī)械加工量的13。其中鉆孔約占22%～25%，其余孔加工約占11%～13%。我國(guó)1990年孔加工刀具的產(chǎn)量約占刀具產(chǎn)品總產(chǎn)量的71.38%，產(chǎn)值約占刀具產(chǎn)品總產(chǎn)值的45.52%。由于孔加工條件苛刻的緣故，孔加工刀具的技術(shù)發(fā)展要比車(chē)、銑類(lèi)刀具遲緩一些，許多機(jī)械加工部門(mén)至今仍采用高速鋼麻花鉆。近些年來(lái)

2、，隨著中、小批量生產(chǎn)越來(lái)越要求生產(chǎn)的高效率、自動(dòng)化以及加工中心的飛躍發(fā)展與普及，也促進(jìn)了孔加工刀具技術(shù)有所發(fā)展。86中國(guó)七類(lèi)刀具內(nèi)部構(gòu)成85日本七類(lèi)刀具內(nèi)部構(gòu)成圖1中日七類(lèi)刀具產(chǎn)值內(nèi)部構(gòu)成1.高速鋼孔加工刀具高速鋼孔加工刀具高速鋼孔加工刀具仍是孔加工刀具中的主要部分。據(jù)原民主德國(guó)85年的統(tǒng)計(jì)資料，高速鋼鉆鏜削刀具的產(chǎn)值占所有鉆鏜削刀具產(chǎn)值的79.8%，而硬質(zhì)合金鉆鏜削刀具占20%，陶瓷刀具和超硬材料刀具各占0.1%。圖2日本高速鋼刀具產(chǎn)

3、值圖示1.1高速鋼麻花鉆高速鋼麻花鉆高速鋼麻花鉆至今仍是金屬切削刀具中使用量最大的刀具之一。例如，在德國(guó)機(jī)械加工中每年約消耗5000萬(wàn)支麻花鉆，這些麻花鉆的直徑絕大部分為φ6～14mm。而我國(guó)的高速鋼麻花鉆年產(chǎn)量已達(dá)到3億支，年產(chǎn)值約占刀具產(chǎn)品年總產(chǎn)值的36%。高速鋼麻花鉆在生產(chǎn)中已應(yīng)用了幾十年，其基本形狀沒(méi)有改變。麻花鉆在鉆削過(guò)程中存在的問(wèn)題是：主切削刃上各點(diǎn)處前角值相差十分懸殊；橫刃長(zhǎng)，軸向力大；鉆頭各處切削速度不同；刃帶后角為零與

4、孔壁產(chǎn)生摩擦，加快磨損等。為此，必須針對(duì)這些問(wèn)題改進(jìn)，但徹底消除是困難的。從目前情況看，主要改進(jìn)有：1.1.1加大螺旋角加大螺旋角為了能適應(yīng)被切削材料的特性和高效率生產(chǎn)線(xiàn)的節(jié)拍，一些新設(shè)計(jì)的麻花鉆選用較高的切削速度(40～50mmin)。加大螺旋角的拋物線(xiàn)型麻花鉆(美國(guó)Bendix稱(chēng)為拋物線(xiàn)鉆，英國(guó)Dmer稱(chēng)為螺桿式鉆頭，德國(guó)Guehring稱(chēng)為GT鉆，我國(guó)上海工具廠(chǎng)、江西量具刃具廠(chǎng)等也稱(chēng)為拋物線(xiàn)鉆)正是適應(yīng)了這樣的需要。其主要特性是：

5、(1)大螺旋角(通常為35～45)及大頂角，從而增大了鉆頭前角，使其切削鋒利；(2)大容屑空間，使其出屑流暢；國(guó)內(nèi)外孔加工刀具發(fā)展概況研究31.1.4其它方面其它方面圓弧形切削刃鉆頭Tap＆Die公司推出獲得專(zhuān)利權(quán)的的EXGold圓弧切削刃鉆頭，其設(shè)計(jì)獨(dú)特，切削刃為圓弧形切削刃，鉆頭后面采用三重面刃磨法，具有很好的切削性能和斷屑性能。它在加工中不需要退出鉆頭就可直接排屑；在精切時(shí)精度高，使用壽命長(zhǎng)。美國(guó)一家飛機(jī)制造廠(chǎng)需在一個(gè)硬度38～4

6、0HRC的4340鋼(大致相當(dāng)于40Mo)制造的零件上鉆削180個(gè)φ13.5mm的高精度孔，以前采用鈷高速鋼鉆頭來(lái)加工，為了保證質(zhì)量和孔的精度，每鉆一孔須退出鉆頭4～5次，生產(chǎn)效率不高，仍出現(xiàn)孔徑超差的問(wèn)題，而且換刀頻繁(每把鉆頭只能鉆30～50個(gè)孔)，增加了輔助時(shí)間，影響了使用者的效益。為了克服這主要加工障礙，該飛機(jī)制造廠(chǎng)選用EX－Gold鉆頭對(duì)上述材料進(jìn)行孔的精加工后，解決了上述鈷高速鋼鉆頭所產(chǎn)生的問(wèn)題，生產(chǎn)效率得到提高，減少了加工

7、成本。經(jīng)多個(gè)用戶(hù)使用，表明這種新結(jié)構(gòu)鉆頭是精孔加工的高效鉆削工具。雙刃帶鉆頭減少刃帶處摩擦，發(fā)展成雙刃帶鉆頭，在第一棱邊處磨有付后角減少摩擦、磨損，避免燒傷，提高壽命和精度?？s短長(zhǎng)度，提高剛性NC機(jī)床要求高效率，必然要求鉆頭高剛性，因而出現(xiàn)縮短鉆頭長(zhǎng)度，加大截面積的短鉆頭，世界各國(guó)相繼列入標(biāo)準(zhǔn)，如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN1897等。1.2中心鉆中心鉆眾所周知，中心孔是保證軸類(lèi)零件加工精度的基準(zhǔn)孔。因?yàn)橹行目椎?0錐面既是加工時(shí)的定位基準(zhǔn)，又是以后

8、維修時(shí)的基準(zhǔn)，因而中心孔是否合適是決定軸類(lèi)零件加工質(zhì)量的關(guān)鍵，可見(jiàn)中心孔的加工非常重要。近年來(lái)隨著機(jī)械工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)軸類(lèi)零件中心孔的要求愈來(lái)愈高，如在高精度機(jī)床上加工出來(lái)的零件，其圓度、同軸度要求在1～2m范圍內(nèi)，在超精密機(jī)床上加工則要求達(dá)到0.2～0.5m。總之，根據(jù)軸類(lèi)零件的加工要求，中心孔必須達(dá)到一定的加工精度和表面粗糙度，60錐面應(yīng)具有一定的寬度，不能有振紋、毛刺與啃刀等缺陷。中心孔的加工要用到中心鉆。我國(guó)生產(chǎn)的中心鉆主要有

9、三種類(lèi)型:A型──不帶保護(hù)錐；B型──帶保護(hù)錐和R型──圓弧型，全國(guó)年產(chǎn)量達(dá)數(shù)百萬(wàn)支，使用面廣量大，其中主要是A型和B型兩種。1.2.1普通中心鉆結(jié)構(gòu)上存在的不足普通中心鉆結(jié)構(gòu)上存在的不足目前生產(chǎn)中普遍采用的中心鉆在結(jié)構(gòu)上存在一些問(wèn)題，主要是：中心鉆的鉆孔部分比較長(zhǎng)，通常由于加工時(shí)切削速度比較低(v＜10m／min)，再加上手動(dòng)進(jìn)給不均勻及軸的端面不平整等原因，此部分常易折斷。用中心鉆加工出來(lái)的中心孔60錐面部分寬窄不一，太窄時(shí)錐面與頂

10、尖的接觸面積小，當(dāng)切削力較大時(shí)會(huì)使工件從頂尖孔中滑出，輕則使刀具工件損壞，重則會(huì)造成機(jī)床或人身事故；而太寬時(shí)則容易使工件外形加工成多棱形，表面上產(chǎn)生振紋，增大了加工表面粗糙度，影響到軸類(lèi)零件的加工精度(如徑向跳動(dòng)、圓度、錐度與同軸度等)。此外，由于中心孔60錐面的寬窄不一，會(huì)造成所加工的一批零件的軸向尺寸長(zhǎng)短不一。通常標(biāo)準(zhǔn)中心鉆的鉆孔部分均留有一定的重磨余量(約0.4～0.6mm)，而在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)大多數(shù)情況下此部分尚未經(jīng)刃磨即已經(jīng)折斷。為

11、此，有人在使用新中心鉆以前即事先將鉆孔部分適當(dāng)磨短后再用。但這也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)槿缒サ锰叹腿菀资箼C(jī)床上的頂尖尖端直接碰到中心孔的底部，使頂尖與中心孔的錐面接觸不良而導(dǎo)致工件不能正確地定位，使加工出來(lái)的軸類(lèi)零件產(chǎn)生不圓度誤差。如將頂尖的尖端部分磨平若干，雖有一些效果，但這樣做很不合理，也不符合工藝要求。一般認(rèn)為，根據(jù)零件加工精度的要求，用φ2～3.15mm的中心鉆鉆孔時(shí)，60錐面寬度以1.5～2.5mm左右較宜。由上可知，普通的標(biāo)準(zhǔn)中心

12、鉆由于結(jié)構(gòu)上具有一些不足，再加上使用不當(dāng)，往往在加工時(shí)會(huì)影響到中心鉆的使用壽命、零件的加工質(zhì)量、加工效率和加工成本。因此近年來(lái)國(guó)內(nèi)外通過(guò)科學(xué)分析與試驗(yàn)研究，通過(guò)改進(jìn)中心鉆的結(jié)構(gòu)來(lái)提高其切削性能，提高其使用壽命，改善加工質(zhì)量。為此發(fā)展了若干種新型中心鉆，并在應(yīng)用中取得了良好的效果。1.2.2圓弧刃中心鉆圓弧刃中心鉆根據(jù)普通標(biāo)準(zhǔn)中心鉆，特別是小型中心鉆的鉆孔部分往往太長(zhǎng)，當(dāng)加工較硬或較韌的材料時(shí)很易折斷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，圓弧刃中心鉆適當(dāng)減短標(biāo)準(zhǔn)中

13、心鉆的圓柱形鉆孔部分長(zhǎng)度，而適當(dāng)加大其直徑，即可提高中心鉆的強(qiáng)度。但圓弧刃中心鉆鉆出的孔不是圓錐形而是圓弧形，因而它與機(jī)床頂尖的接觸部分為一個(gè)圓或窄的錐圓形帶，在軸類(lèi)零件加工時(shí)可提高工件外圓的圓度。當(dāng)然，圓弧刃中心鉆的制造要比較麻煩些。1.2.3螺旋槽中心鉆螺旋槽中心鉆我國(guó)所用的中心鉆，容屑槽形狀都是直槽結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)雖然制造方便，但其切削性能并不理想，切屑不易自動(dòng)排出，刀具使用壽命低。螺旋槽中心鉆就可克服這些缺點(diǎn)。國(guó)外如美國(guó)、德國(guó)等工