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专用空心钻头的设计对切削性能的影响

2012-11-5 13:44| 发布者: 数控编程| 查看: 1856| 评论: 0

摘要: 空心钻头是一种较适合便携式工具使用的孔加工刀具。但由于空心钻头的制造工艺比较复杂,且不能加工盲孔,因此在金属切削加工中使用并不普遍,通常只在加工一些大直径或贵金属工件的通孔或钻孔设备功率受到限制时才使 ...

空心钻头是一种较适合便携式工具使用的孔加工刀具。但由于空心钻头的制造工艺比较复杂,且不能加工盲孔,因此在金属切削加工中使用并不普遍,通常只在加工一些大直径或贵金属工件的通孔或钻孔设备功率受到限制时才使用。由于空心钻头没有标准定型产品,因此大部分用于特殊材料加工的空心钻头均需自行研制。 我们曾为用户研制一种用于加工难加工材料的专用空心钻头。被加工材料代号U-Mn,主要化学成分包括:碳(0.56%~0.68%)、锰(1.35%~1.65%)、硅(0.2%~0. 35%)等;材料抗拉强度≥882N/ mm2,硬度及耐磨性均较高。该钻头用于在厚17mm 的材料上加工Ø30+0.5mm通孔,便携式钻机功率<1000W,要求钻头寿命>30min,钻头材料为W6Mo5Gr4V2。在研制该空心钻头过程中,通过反复调整钻头的设计参数,并进行钻孔试验,最后确定钻头几何参数为:前角g= 12°,后角a= 9°,副后角a1 = 3°。 下面就空心钻头的设计对切削性能的影响作一简要分析。 1 前角变化对钻头切削性能的影响

  • 前角对切削力的影响 前角的变化会影响切屑材料的变形程度,从而使切削力发生变化。切屑变形越大,切削力越大;切屑变形越小,切削力越小。当前角在0°~15°范围内变化时,切削力修正系数的变化范围为1.18~1。

     

     

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    图1 空心钻头刀刃设计示意图

     

     

    根据以上分析,将该空心钻头刀刃设计为图1所示形式。加工实践证明,该设计完全可以满足使用要求和刀具重磨要求。 4 切削液使用及对钻头切削性能的影响空心钻头的主要特点是加工时孔的内芯不被切削,因此空心钻头的切削量比麻花钻明显减少,所需钻机功率和切削中产生的热量也较小。 用高速钢空心钻头钻孔时,因加工区温度对钻头硬度影响很大,因此钻孔过程中必须使用冷却液降温(如不用冷却液,钻头磨损一开始就将以相变磨损为主而快速磨损)。开始我们采用外部喷淋冷却方式,但因钻头工位为水平轴线方向加工,冷却液不易进入钻头刀刃部分,冷却液消耗较大,冷却效果不理想。经重新设计改变钻机主轴结构,将外部喷淋冷却变为内部喷淋冷却,冷却液由空心钻头芯部加入,使冷却液能顺利到达钻头切削部分,从而明显降低了冷却液消耗量,改善了冷却效果。 5 空心钻头使用效果设计完善的空心钻头应同时满足以下几方面要求:①便于制造,能采用普通机床和通用刀具加工;②便于重新刃磨,可利用普通砂轮机进行刃磨;③生产效率高,使用寿命长;④价格低廉。 我们研制的空心钻头基本上达到了以上要求。在实际使用中,钻头耐用度可稳定达到50 分钟,孔径公差、表面粗糙度等均达到了设计要求。由于只需重磨后刀面,钻头后角较易控制,在普通砂轮机上即可方便地实现刃磨。

     


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