眾所周知蒋纬,所有的鉆頭在加工時(shí)都會(huì)出現(xiàn)“跑偏”現(xiàn)象,這種有害現(xiàn)象在高速鋼鉆頭上表現(xiàn)得尤為典型坚弱,在使用整體硬質(zhì)合金鉆頭時(shí)蜀备,同樣會(huì)因?yàn)椤芭芷倍绊懣椎膱A度、直線度和圓柱度(雖然程度較輕)荒叶。引起鉆頭“跑偏”的同樣的力還會(huì)縮短刀具壽命晾晕,尤其是在鉆削加工用于制造航空、能源等行業(yè)零部件的難加工材料钻字、特殊材料和貴重工件材料(如Inconel合金窃等、Waspaloy高溫鎳基合金、雙相不銹鋼等)時(shí)哈痘,情況更為嚴(yán)重淀准∈劬#快速磨損加快了刀具的崩刃,并使鉆頭在發(fā)生崩刃后再鉆削1~2個(gè)孔就會(huì)突然失效烁讨,從而造成機(jī)床停機(jī)形维,延長(zhǎng)了關(guān)鍵零件的加工時(shí)間。如今贬屹,這一現(xiàn)象終于可以解決了塞秤,新研制的Y-Tech新型鉆頭就可以克服“跑偏”的現(xiàn)象。
由于材料月锅、人工和機(jī)床的成本很高癌炒,航空、能源和其他重要行業(yè)迫切需要能保證加工安全性迹蛤、刀具壽命一致性(包括新鉆頭和修磨過(guò)的鉆頭)和被加工孔質(zhì)量的鉆頭民珍。由肯納金屬公司開(kāi)發(fā)的新型Y-Tech鉆頭就能滿足這種需求。該公司重新權(quán)衡了整體硬質(zhì)合金鉆頭的技術(shù)性能盗飒,采用了一種獨(dú)特的鉆型設(shè)計(jì)——角度不對(duì)稱(chēng)的切削刃和三條棱帶嚷量。
設(shè)計(jì)這種新型鉆頭的基本理念是,具有兩個(gè)對(duì)稱(chēng)切削刃和兩條棱帶的常規(guī)鉆頭在鉆入工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定程度的“跑偏”逆趣。盡管橫刃鉆尖具有使鉆頭對(duì)中的功能蝶溶,但仍然難以避免“跑偏”現(xiàn)象的發(fā)生。影響鉆頭正確對(duì)中能力的主要幾何形狀因素包括橫刃斜角宣渗、橫刃修磨和鉆尖角抖所,以及對(duì)鉆頭進(jìn)行精加工時(shí)的磨削精度。
由于鉆削加工時(shí)痕囱,鉆尖中心的切削速度為零田轧,沿著橫刃長(zhǎng)度上的切削速度也很低,因此鉆尖是將該處的工件材料推擠開(kāi)鞍恢,直至主切削刃切入工件傻粘。雖然對(duì)鉆尖幾何形狀的精確調(diào)整可以改善鉆頭對(duì)中性,但其代價(jià)是會(huì)降低橫刃強(qiáng)度溶隅。與此相反迹遏,強(qiáng)度高的橫刃對(duì)中性較差、軸向推力較大白叫,但可以承受較高的進(jìn)給率晴顷。
德國(guó)達(dá)姆斯塔特大學(xué)生產(chǎn)管理技術(shù)和加工技術(shù)研究所(PTW)最近的研究表明,當(dāng)橫刃鉆入工件時(shí)队装,會(huì)形成一個(gè)內(nèi)凹的橢圓狮善,它會(huì)使鉆頭以類(lèi)似于鐘擺運(yùn)動(dòng)的方式進(jìn)行擺動(dòng)。鉆頭會(huì)鉆出一個(gè)三角形的孔烟焊;隨著鉆頭繼續(xù)進(jìn)行由橫刃引起的擺動(dòng)换募,鉆頭頂部會(huì)形成三角形鉆尖潘羡。
這種切削運(yùn)動(dòng)再加上進(jìn)給率,與螺旋插補(bǔ)加工稍微有些相似洲稽,在整個(gè)鉆削過(guò)程中坎隶,鉆頭的棱帶通常會(huì)跟隨橫刃的引導(dǎo),其結(jié)果是鉆出來(lái)的孔圓度和圓柱度都很差蚂朽,而且有時(shí)還會(huì)明顯偏離中心線刮吧。
由于每個(gè)切削刃的切削力都不相等,因此當(dāng)它們隨鉆頭擺動(dòng)時(shí)掖蛤,每個(gè)切削刃都處在略微不同的平面上杀捻。在鉆頭磨制加工中產(chǎn)生的幾何形狀偏差(如切削刃鈍化程度不相等和對(duì)稱(chēng)性誤差)也會(huì)引起非對(duì)稱(chēng)的切削力。
拉伸強(qiáng)度很高的工件材料會(huì)使上述問(wèn)題變得更加嚴(yán)重蚓庭。然而致讥,航空、能源器赞、食品加工和醫(yī)療行業(yè)卻非常需要用這些材料制造的零部件垢袱。在切削加工此類(lèi)材料時(shí),機(jī)床操作者必須降低進(jìn)給率港柜,從而延長(zhǎng)了在鉆頭主切削刃切入工件之前橫刃將工件材料推擠開(kāi)的時(shí)間请契。這就進(jìn)一步加劇了橫刃的磨損,而橫刃的這種劇烈磨損又進(jìn)一步削弱了鉆頭在后續(xù)加工中的對(duì)中能力潘懊,從而會(huì)不斷加大鉆頭的擺動(dòng)姚糊。
在加工具有高拉伸強(qiáng)度的工件材料時(shí)贿衍,冷作硬化和材料的彈性會(huì)增大切削力授舟,從而增大鉆頭“跑偏”的風(fēng)險(xiǎn)。其結(jié)果是冈哮,在此類(lèi)材料上加工出的孔圓度誤差變得更大络灾。
在鉆削高拉伸強(qiáng)度工件材料時(shí),典型的刀具磨損形式包括橫刃崩刃啃嫂、切削刃崩刃(通常在鉆頭退刀時(shí)發(fā)生)以及切削刃下面的棱帶崩刃蜕芭。所有這些磨損都會(huì)減少鉆頭的可重磨次數(shù)、縮短鉆頭壽命和降低刀具的總價(jià)值吻唐。
其他影響鉆孔質(zhì)量的因素還包括鉆頭的夾持乳的、機(jī)床的剛性和夾具性能等。不過(guò)武瘟,這些因素都很難校正由橫刃引起的誤差硼环。
平衡是指一種均衡的狀態(tài)。盡管常規(guī)鉆頭采用了對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)茴典,但卻容易在切削中產(chǎn)生并保持難以控制的非平衡切削力狰宗。而Y-Tech鉆頭從美學(xué)設(shè)計(jì)到鉆削過(guò)程的可控功能白庙,重新定義了平衡的概念。
這種新鉆頭采用了非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)甘沾。兩個(gè)切削刃之一在鉆頭中心線上面的角度是不對(duì)稱(chēng)的搬设。這個(gè)略微超前的切削刃產(chǎn)生了一個(gè)過(guò)載的單向切削力。抵消這一切削力的是該超前切削刃后面的一條導(dǎo)向棱帶撕捍。這一受控切削力的方向正好與導(dǎo)向棱帶的反作用力對(duì)準(zhǔn)拿穴,從而可確保鉆頭在整個(gè)切削過(guò)程中保持相同的刀具直徑。任何潛在的橫向切削力則由兩條按傳統(tǒng)方式設(shè)置的棱帶來(lái)承受忧风。
為了最大限度地減小“跑偏”和擺動(dòng)現(xiàn)象贞言,Y-Tech鉆頭的橫刃能夠有效地實(shí)現(xiàn)自定心,并且從橫刃過(guò)渡到切削刃的時(shí)間也比較短阀蒂。此外该窗,這種鉆頭非常適合通常在加工高溫合金時(shí)采用的低進(jìn)給率鉆削,因?yàn)榻?jīng)過(guò)輕度或中度鈍化處理的切削刃可確保鉆頭在切削中不會(huì)造成冷作硬化蚤霞。
由于Y-Tech鉆頭消除了擺動(dòng)現(xiàn)象酗失,不僅提高了孔的質(zhì)量,而且減小了橫刃昧绣、切削刃和鉆頭頂部的磨損规肴,從而顯著提高了刀具壽命。一家渦輪發(fā)電機(jī)制造商用該鉆頭切削加工ASTM A 681 D3(DIN X210Cr12)工件材料時(shí)夜畴,刀具壽命提高了60%塞姻,并且消除了由孔形誤差(如螺旋形和頂部崩刃)引起的鉆頭退刀破損。
鉆頭在鉆入工件時(shí)都具有“跑偏”傾向的惕。但通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)理念的革新尺澜,就能顯著提高鉆頭的鉆孔質(zhì)量(見(jiàn)下表),而這對(duì)于關(guān)鍵零部件的鉆削加工至關(guān)重要补屎。 在試驗(yàn)條件下鉆削雙煉不銹鋼的鉆頭性能對(duì)比性能指標(biāo)-Y-Tech鉆頭-常規(guī)整體硬質(zhì)合金鉆頭厅肩。
圓度-13μm-52μm
圓柱度-19μm-117μm
直線度-20μm-23μm
平行度-20μm-36μm
傾斜度-4μm-33μm
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