微型鉆頭的使用(上)
直徑小于3.175mm的鉆頭,通常稱為微鉆穗泵。
要使微鉆在使用中發(fā)揮高效率普气,必須考慮一系列因素:如鉆頭本身的各項要素、加工參數(shù)佃延、孔深现诀、安裝的完善性及工件的結(jié)構(gòu)等。要把這些相互影響又對鉆削過程十分敏感的因素處理好履肃,需要有科學(xué)的創(chuàng)新精神仔沿。
Guhring(美國)公司的市場部經(jīng)理Mark Megal說:“在很多場合,使用微鉆你得邊琢磨邊干尺棋》怙保”
盡管目前工具制造商已經(jīng)在微鉆的材料和幾何參數(shù)方面完成了很多開發(fā),不需要每件事都從頭試驗嗽绑,但是要把鉆削過程中諸多因素都加以很好控制假凿,仍然不是一項簡單的工作。
微鉆的長徑比顯著加大
眾所周知萤野,鉆頭的長度和直徑之比越大赫赊,其彎曲傾向增加。減小長徑比抠偏,可以減小撓曲力阶押,從而避免鉆頭折斷和孔徑誤差加大。較深的孔要求鉆頭有較大的長徑比鞋剔。通常孔深超過3倍直徑就是“深孔”阐逗,而微鉆的孔深一般都要超過這個限度池躁。
如直徑為3.175mm的鉆頭加工孔深31.75mm的孔,長徑比達(dá)10:1韵谋;而直徑為0.508mm的鉆頭加工孔深25.4mm的孔褒选,其長徑比達(dá)到50:1。所以振诬,隨著鉆頭直徑減小和脆性的增加蹭睡,撓曲便成為產(chǎn)生很多問題的根源衍菱。而控制鉆頭的脆性,就要在刀具基體的硬度和韌性之間加以權(quán)衡肩豁。
一般說來脊串,高速鋼鉆頭容許有一定的撓度并能承受相應(yīng)的彎曲力,但是清钥,高速鋼具有的這種彈性變形能力和較低的硬度琼锋,也使其耐磨性降低,從而限制了刀具的壽命祟昭。
而硬質(zhì)合金則具有高剛性和高硬度缕坎,所以能使刀具壽命較長、加工精度較高篡悟。
M.A.Ford制造公司的鉆削生產(chǎn)部經(jīng)理Joe Kueter指出谜叹,硬質(zhì)合金的高耐磨性使其制成微鉆后速度達(dá)到高速鋼的3倍,且壽命也能提高搬葬;同時荷腊,硬質(zhì)合金的高剛性有助于正確定位和保持孔的尺寸。
然而镰饶,硬質(zhì)合金也不是萬能的缆乐,剛性高會使其容易崩裂。
Guhring公司的現(xiàn)場銷售工程師Peter Jones指出烧骗,用M35鈷高速鋼做微型鉆頭禽糊,可以在硬質(zhì)合金和普通高速鋼(M2、M7)之間取得較好的折衷铜诽。他說:“切削時在孔中產(chǎn)生熱阔萧,加上刀具的輾壓,使切削刃變鈍懂棘,并劃出溝道男梆,最終導(dǎo)致工具損壞。而較高的含鈷量先赛,使M35的抗熱性增加奖冻,并能較長時間保持刀刃鋒利』雨牵”
此外沙峻,硬質(zhì)合金鉆頭需要仔細(xì)地安裝和使用,精確的同心度特別重要锹杈,因為不同心造成的側(cè)向負(fù)荷會導(dǎo)致鉆頭崩裂撵孤。
三菱金屬材料(美國)公司的銑削和鉆削部高級生產(chǎn)經(jīng)理Larry Brenner建議:應(yīng)盡量在鉆頭旋轉(zhuǎn)的機(jī)床(如加工中心)上使用微鉆,他指出竭望,加工中心的主軸能給予鉆頭正確的中心線定位邪码,而車床上工件的偏心會導(dǎo)致鉆頭撓曲裕菠。因此,假如在車床上使用微鉆闭专,則必須把每個影響同心度的因素事先調(diào)整好奴潘,特別對硬質(zhì)合金鉆頭更要注意,因其不能適應(yīng)彎曲變形喻圃。
假如在車床上使用微鉆萤彩,最好把刀具轉(zhuǎn)塔的安裝孔重新鏜一刀,并且使用可調(diào)式鏜孔刀夾斧拍,以便把鉆頭和工件的同心度調(diào)至最佳狀態(tài)雀扶。
Brenner進(jìn)一步指出,要把刀夾的跳動降至最小限度肆汹。為此夏握,應(yīng)首選熱縮性刀夾,其次是液壓刀夾衫半。要求刀夾套筒端面處的最大跳動值在0.005~0.0076mm范圍內(nèi)骑琳。
消除初始定心誤差
任何鉆頭工作時,開始幾轉(zhuǎn)至關(guān)重要洋虫。因為開始切削時蜀短,鉆頭承受偏心力。此外权疾,工件表面的不規(guī)則形狀會引起橫向滑步趋奸,導(dǎo)致刀具彎曲、折斷满律,或者至少是增大孔的偏差群鞭。
對于直徑3mm以下的鉆頭,三菱公司建議先用剛性好的定心鉆打一個深度為1~2倍直徑的初始孔咖迄。定心鉆的鉆尖頂角應(yīng)等于或大于最終鉆孔的微鉆頂角刃纽。若定心鉆的頂角較小,則隨后微鉆切入時溉浙,兩切削刃比頂尖先接觸工件烫止,容易引起崩刃。
如果不用定心鉆戳稽,則可采用這樣的方法:使微鉆開始切入時的進(jìn)給量遠(yuǎn)低于隨后的正常進(jìn)給量烈拒。例如鉆頭直徑1.613mm,孔深12.7mm广鳍,正常進(jìn)給量規(guī)定為0.0508mm/r,開始用0.0127mm/r的進(jìn)給量推進(jìn)0.254mm吓妆,也可推進(jìn)到刃帶開始接觸工件赊时,然后再轉(zhuǎn)為正常進(jìn)給吨铸。這種辦法同樣可防止鉆頭滑步。
Brenner指出祖秒,微鉆使用中的另一挑戰(zhàn)是要盡量提高轉(zhuǎn)速诞吱,以發(fā)揮生產(chǎn)潛力,但就最大轉(zhuǎn)速規(guī)范而言竭缝,鉆頭往往走在機(jī)床的前面房维。有的機(jī)床在其最高轉(zhuǎn)速下運行,仍未達(dá)到微鉆的最佳切削速度跳蚓。例如直徑為1mm的鉆頭疑惨,切削速度達(dá)到91.44m/min,要求機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到28000r/min抠建。
被加工材料的硬度估掐,對于確定微鉆切削速度和進(jìn)給量的初始推薦值有很大影響。例如盛己,M.A.Ford公司推薦:用直徑為1.32mm的整體硬質(zhì)合金鉆頭加工1018低碳鋼(20HRC)時船酗,其切削速度選用91.44m/min,進(jìn)給量選用0.038mm/r弊肢。但是該鉆頭加工塑料和合成材料時收泥,切削速度可達(dá)198.12m/min,進(jìn)給量達(dá)0.127mm/r蠕为。加工難加工材料(如鎳基合金琐店、鈦合金)時,切削速度僅為15.24~18.29m/min领靖,進(jìn)給量僅為0.0305mm/r俄洞。
分步鉆孔序列
通常,鉆削微型深孔采用分步鉆孔序列槐秧,即周期性退出鉆頭啄踊,以便折斷切屑,防止堵塞刁标。分步鉆孔也有助于防止在孔底持續(xù)擠壓颠通,這一點在加工冷作硬化材料時尤為重要。
Brenner指出膀懈,一般認(rèn)為分步切削就得把鉆頭完全退出來顿锰,其實不然。若采用中斷進(jìn)給(幾轉(zhuǎn)或短時)启搂,同樣可以斷屑硼控。另外,完全退出鉆頭還易產(chǎn)生喇叭口以及將部分切屑留在孔內(nèi)胳赌,所以不得不對其再切削牢撼。這些情況都是不希望出現(xiàn)的匙隔。
許多問題往往發(fā)生在鉆孔深度的最后20%這一段內(nèi)。Brenner指出熏版,這是因為隨著孔的逐漸加深纷责、切屑排出十分困難的原因所致。具體的解決辦法因工件及材料的狀況而異系亭。應(yīng)用工程師應(yīng)按具體情況確定分步切削方案剿哪。
談到加工線路板的微鉆,雖然從鉆頭材質(zhì)和直徑大小來看晋合,同設(shè)計用于加工韌性材料的微鉆十分相似主厅,但是,兩者的切削幾何參數(shù)卻有很大差異托蜡。
M.A.Ford公司的Kueter指出辈拔,雖然經(jīng)過仔細(xì)安裝調(diào)試,線路板鉆頭也可用于加工較硬的材料谢燎,但Ford公司一般不這么做匙典,寧肯精心制備適用于韌性工件材料的專門鉆頭。一個重要的方向是盡量縮短槽長钧椿,以提高鉆頭的強(qiáng)度宜箩。Kueter還特別說明,用戶要求鉆削25.4mm的深孔盹屠,但我們提供的鉆頭槽長不一定要達(dá)到25.4mm题禀,一般提供槽長為9.525mm或12.7mm的鉆頭即可。
Kueter指出膀捷,有些線路板鉆頭制成所謂“階梯式柄部迈嘹。”例如全庸,一支直徑為0.1524mm的鉆頭秀仲,鉆削孔深為1.524mm,槽全長也制成1.524mm壶笼,但鉆頭工作部分直徑不直接從槽尾連接到直徑3.175mm的柄部神僵,而是通過一個0.762mm中間直徑加以過渡。對此Kueter認(rèn)為覆劈,鉆削韌性材料時保礼,鉆頭伸出長度應(yīng)盡量短,所以加一段過渡直徑的結(jié)構(gòu)是不可取的责语。
Kueter還指出炮障,從幾何參數(shù)的角度來看,線路板鉆頭通常采用較大的螺旋角,溝槽截面尺寸也較其它微鉆薄铝阐。而對于加工不銹鋼和其它難加工材料的微鉆以睦,則采用較小的螺旋角和較厚的溝槽截面尺寸。他還指出昂游,為了減小微鉆上的應(yīng)力,制成倒錐——直徑向柄部方向減小——是十分必要的赌拒。倒錐量一般為0.005~0.127mm跳窖。因為鉆頭槽長常小于25.4mm,所以每25.4mm長度上的倒錐通常為0.0127~0.0254mm贵郎。Kueter強(qiáng)調(diào)职靴,只要鉆孔有深度,就需要倒錐度蒂轨。特別是對鈦合金等加工中出現(xiàn)“回縮”的材料欲广,若沒有適當(dāng)?shù)牡瑰F度,鉆頭將被膠結(jié)在孔里檩榕。
Kueter介紹了一家用戶為克服鈦合金加工時“回縮”現(xiàn)象的獨特方法:要求工具廠供應(yīng)的鉆頭鉆尖處徑向跳動處于公差上限繁触,這樣在鉆孔時擴(kuò)張量較大,工件“回縮”也不至于抱住鉆頭关揣。
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