| 孔加工刀具的設(shè)計(jì)是一個(gè)需對許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的復(fù)雜過程。SecoCarboloy公司(位于美國密歇根州Warren)鉆削產(chǎn)品經(jīng)理GoranMelin說，“往往是某一方面的技術(shù)難題得到解決，必然會(huì)在另一方面產(chǎn)生新問題。”這些需要協(xié)調(diào)的諸多方面，通常包括刀具使用壽命、加工精度和加工過程的穩(wěn)定性等。刀具設(shè)計(jì)師需要不斷地在這些問題的矛盾變化中找出最佳的解決方案。 從SecoCarboloy公司最新生產(chǎn)的PerfoMax機(jī)夾式鉆頭系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，可看出以上的認(rèn)識(shí)是正確的。通過對許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)出的新型機(jī)加式鉆頭，大大擴(kuò)展了加工范圍。 在新型機(jī)夾式鉆頭設(shè)計(jì)中經(jīng)歷了一個(gè)這樣的協(xié)調(diào)過程：在許多用于孔加工刀具的選擇中，機(jī)夾式鉆頭通常是低成本加工的較好解決方案。據(jù)Melin先生介紹，機(jī)夾式鉆頭一般將刀片設(shè)計(jì)出四個(gè)切削刃，它可以根據(jù)加工材料不同，選擇不同材料和幾何形狀的刀片。通常情況下，鉆頭刀體有更換40-50次刀片的使用壽命。所以，與整體式和焊接式鉆頭以及可換頭部的硬質(zhì)合金鉆頭相比，極大地減少了每個(gè)鉆頭的生產(chǎn)成本。 然而，一般情況下，使用機(jī)夾式鉆頭鉆孔的用戶，都希望有一個(gè)較寬的加工公差，Melin先生說。因?yàn)楦咝抒@頭通常都設(shè)計(jì)成一種不對稱的切削刃。機(jī)夾式鉆頭使用兩個(gè)刀片的結(jié)構(gòu)時(shí)，一個(gè)刀片通過刀具中心，另一個(gè)刀片從內(nèi)延伸出至整個(gè)直徑。刀具的外徑處刀片，由于切削速度高，能有效地切除很大余量，而刀具中心處刀片的切削速度等于零，不能參加切削，因此在鉆頭上實(shí)際只主要在進(jìn)給方向作用一個(gè)很不均勻的軸向切削力。其結(jié)果，由于徑向切削力不足，摩擦阻力太大，引起刀體的彎曲變形。 “在鉆頭進(jìn)入整個(gè)切削之前，你能感覺到不穩(wěn)定狀態(tài)，”Melin先生說。“鉆頭越長，其加工狀態(tài)越不穩(wěn)定。”所以在使用加長鉆頭時(shí)，用戶在孔加工開始(約1mm)，應(yīng)把進(jìn)給速度減小到切削手冊推薦值的30-50%。進(jìn)入全部切削時(shí)，用切削手冊推薦值加工。這一建議，確實(shí)是很不合理的。因?yàn)樵诰幊誊浖?，一般選用標(biāo)準(zhǔn)切削用量，而不能為某一個(gè)特殊的進(jìn)給量，另外采用手工重新匯編加工程序。加之加長鉆頭只用于極個(gè)別的情況，所以一般只有選用標(biāo)準(zhǔn)鉆頭的切削用量。但這樣作的結(jié)果，將降低零件加工精度和生產(chǎn)效率。 通過分析比較，麻花鉆和整體硬質(zhì)合金鉆頭，均有兩個(gè)切削刃，能在加工中平衡地分離切屑，促使切屑容易排除和提高鉆頭切削速度。而機(jī)夾式鉆頭(如前所述)主要是一個(gè)切削刃進(jìn)行切削(指包括有機(jī)械夾緊過程中人為造成裝配誤差因素存在)，且只有遠(yuǎn)離刀具中心的刀片，才能有效地切除許多金屬。這將限制了切屑的有效排除和進(jìn)給速度的提高。但是它不會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，因?yàn)樗鼪]有麻花鉆頭特有的較寬刃帶。所以能在高切削速度下加工(相對麻花鉆)。但遺憾的是，在使用機(jī)夾式鉆頭長度超過4倍直徑，尤其在選擇大進(jìn)給量切削時(shí)，鉆頭的變形就成為需要主要解決的技術(shù)難題。因?yàn)檫@些原因，機(jī)夾式鉆頭多被用于擴(kuò)孔和尺寸公差要求在0.008英寸的半精加工場合。所以說，使用機(jī)夾式鉆頭能達(dá)到用戶期望的經(jīng)濟(jì)性加工，但它不能進(jìn)行更高精度的加工。 為了克服以上限制因素，SecoCarboloy公司工程師在設(shè)計(jì)新型機(jī)夾式鉆頭中，著重進(jìn)行了以下五方面的改進(jìn)工作： 為防止高速、高進(jìn)給速度切削時(shí)產(chǎn)生的彎曲變形，盡可能加大鉆體直徑，以保留更多的金屬材料(針對機(jī)夾式鉆頭原刀體外圓與鉆頭外徑間空隙太大的通用結(jié)構(gòu))。 刀片全部設(shè)計(jì)成剛性好的長方體結(jié)構(gòu)，在鉆體上銑出相應(yīng)尺寸的深槽形狀。因?yàn)閷⒌镀O(shè)計(jì)成90°的圓角，強(qiáng)度、剛度都好(針對機(jī)夾式鉆頭原刀片多為三角形、正方形、厚度不大結(jié)構(gòu)和機(jī)械式螺絲夾緊等因素綜合作用下的剛性很差)。 鉆頭設(shè)計(jì)有兩個(gè)冷卻液通入孔和兩個(gè)有足夠空間的稍帶傾斜的排屑槽。以使鉆頭切削區(qū)得到足夠的降溫冷卻和有效排屑，還有減少切屑瘤，延長鉆頭使用壽命和降低加工零件的表面粗糙度。 鉆頭表面設(shè)計(jì)有一高耐磨涂覆層，以防止將粹屑粘接在刀體表面和延長鉆頭使用壽命。 將鉆頭設(shè)計(jì)成在高硬度，細(xì)晶?；w上涂覆能在高切削速度下切削的新型涂覆層，能用于加工各種材料制成的零件。 Melin先生說，新設(shè)計(jì)的機(jī)夾式鉆頭的剛性提高、冷卻散熱效果好、鉆頭的排屑性能和切削穩(wěn)定性大大增強(qiáng)。所以能在許多加工中，提高生產(chǎn)效率和零件加工精度。包括能對深孔零件、在剛性較差的夾具上加工和對薄壁零件加工等。加之原來固有的低加工成本優(yōu)點(diǎn)，因而很受用戶青睞。 目前新型機(jī)夾式鉆頭生產(chǎn)的規(guī)格有0.594-2.375英寸的直徑范圍，鉆削深度為2-5倍直徑。鉆頭柄部按標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)出各種規(guī)格，包括有四個(gè)平面的用于車床的通用型柄部等。 |
