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鉆削技巧

2019-9-10 8:42:50??????點擊:

鉆削技巧

冷卻液供應提示和技巧

正確供應冷卻液對于獲得成功的鉆削性能而言至關重要。冷卻液供應會影響:

  • 排屑
  • 孔質量
  • 刀具壽命

冷卻液箱的容積應比泵每分鐘供給的冷卻液容量大5-10倍。有足夠的冷卻液流量非常重要。

可使用秒表和一個大小合適的桶來測量容量。

 
切削液供應中壓力與直徑的關系
(壓力為紅色,直徑為黃色,容量為藍色)

檢查從鉆頭中流出的冷卻液容量
 
  • 請務必使用含有EP (極壓) 添加劑的可溶性切削油 (乳化液)。為了確保最佳刀具壽命,油水混合物中的含油量應介于5-12%之間 (加工不銹鋼和高溫合金材料時應介于10-15%之間)。提高切削液的含油量時,務必用分油器進行檢查,以確保不會超過推薦的含油量
  • 在條件允許的情況下,與外冷卻液相比,始終首選使用內冷卻液
  • 凈油能夠改善潤滑效果,在鉆削不銹鋼應用時帶來益處。請務必與EP添加劑一起使用。整體硬質合金鉆頭和可轉位刀片鉆頭都能使用凈油并能取得不錯的效果
  • 壓縮空氣、霧狀切削液或MQL (微量潤滑) 可能成為穩定工況下的成功之選,特別是在加工某些鑄鐵和鋁合金時。由于溫度升高進而可能對刀具壽命產生負面影響,建議降低切削速度
內冷設計

內冷設計始終是避免堵屑的首選,特別是在加工長切屑材料以及鉆削較深的孔 (> 3×DC) 時。

對于水平鉆頭,當冷卻液從鉆頭中流出時,在至少30 cm (11.81英寸) 的長度上都不應有切削液下沖現象。

 
外冷設計

外冷卻液供應可在切屑形成良好以及孔深較淺時使用。為了改善排屑,至少應有一個冷卻液噴嘴 (如果是非旋轉應用,則為兩個噴嘴) 靠近刀具軸線位置。

 
干式鉆削技巧,不使用冷卻液

通常不建議進行干式鉆削。

  • 可用于短切屑材料且孔深可達直徑3倍的應用場合
  • 適合于臥式機床
  • 建議降低切削速度
  • 刀具壽命會降低

建議切勿將干式鉆削用于:

  • 不銹鋼材料 (ISO M和S)
  • 可換頭鉆頭
 
高壓冷卻(HPC) (~70 bar)

使用高壓冷卻液的益處是:

  • 由于冷卻效果增強,刀具壽命較長
  • 改善不銹鋼等長切屑材料加工中的排屑效果,并且可能延長刀具壽命
  • 排屑性能更好,因此安全性更高
  • 根據給定的壓力和孔尺寸提供足夠的流量,以保持冷卻液供應
 

切屑控制技巧

切屑成形和排屑是鉆削中的關鍵問題,取決于工件材料、鉆頭/刀片槽型的選擇、冷卻液壓力/容量、切削參數。

堵屑會導致鉆頭徑向移動,從而影響孔質量、鉆頭壽命和可靠性,或導致鉆頭/刀片崩斷。

更厚和更硬的切屑
速度 由于更低的摩擦而切屑成形更開闊
進給
 

當切屑能夠從鉆頭中順暢排出時,切屑成形是可接受的。對其進行識別的最佳方法是在鉆削過程中進行監聽。連續的聲音表示排屑良好,斷續的聲音表示切屑堵塞。檢查進給力或功率監控器。如果存在異常,則原因可能是切屑堵塞。查看切屑。如果切屑長而彎曲,但未卷曲,則表示出現切屑堵塞。查看孔。出現堵屑后,將看到粗糙表面。

排屑良好時的孔

受堵屑影響的孔

 

避免堵屑的技巧:

  • 確保使用正確的切削參數和鉆頭/刀尖槽形
  • 檢查切屑形狀 - 調整進給量和速度
  • 檢查切削液流量和壓力
  • 檢查切削刃。整個斷屑槽未起作用時,切削刃損壞/崩刃可能導致長切屑
  • 檢查切削加工性是否由于新的工件批次而改變 - 調整切削參數

非常好、可接受的切屑與不可接受的切屑

可轉位刀片鉆頭

中心刀片形成的錐形切屑很容易識別。周邊刀片形成的切屑類似于車削。

中心切屑 周邊切屑
非常好 非常好
可接受 可接受
堵屑 堵屑
 
整體硬質合金鉆頭

可從切削刃的中心到周邊形成一條切屑。

極好
可接受
 
堵屑
初始切屑
 

注意:一開始鉆入工件時產生的初始切屑總是很長,但是這不會造成任何問題。

 
可換頭鉆頭

優異的

可接受

不可接受,存在切屑堵塞風險

 

進給和切削速度的提示和技巧

vc (m/min)
fn (mm/r)
 
切削速度 - vc (m/min (英尺/分鐘)) 的影響

除了材料硬度以外,切削速度也是影響刀具壽命和功率消耗的主要因素。

  • 切削速度是決定刀具壽命的最重要因素
  • 切削速度會影響功率Pc (kW) 和扭矩Mc (Nm)
  • 較高的切削速度將產生較高的溫度并增加后刀面磨損,特別是在周邊刀尖處
  • 加工某些較軟的長切屑材料 (即低碳鋼) 時,較高的切削速度有利于切屑形成
  • 切削速度過高:
    • 后刀面磨損過快
    • 塑性變形
    • 孔質量差和孔徑超差
  • 切削速度過低:
    • 產生積屑瘤
    • 排屑差
    • 更長的切削時間
進給 - fn (mm/r (英寸/轉)) 的影響
  • 影響切屑形成、表面質量和孔質量
  • 影響功率Pc (kW) 和扭矩Mc (Nm)
  • 高進給會影響進給力Ff (N),在工況不穩定時應考慮該因素
  • 影響機械應力和熱應力
  • 高進給率:
    • 斷屑較硬
    • 切削時間較短
    • 刀具磨損較小但鉆頭刃崩裂風險增加
    • 孔質量降低
  • 低進給率:
    • 切屑較長較薄
    • 質量提高
    • 刀具磨損加快
    • 更長的切削時間

鉆削薄/剛性差的零件時,應保持低進給率。

 

獲得高質量孔的技巧

  • 排屑
  • 確保排屑性能符合要求。切屑堵塞影響孔質量和可靠性/刀具壽命。鉆頭/刀片槽型和切削參數至關重要。

  • 穩定性、刀具裝夾
  • 使用盡可能短的鉆頭。使用跳動量最小的精制剛性刀柄。確保機床主軸狀況良好并且精確對準。確保零件固定且穩定。為不規則表面、斜面和交叉孔應用正確的進給率。

  • 刀具壽命
  • 檢查刀片的磨損情況,預設刀具壽命管理程序。最有效的方法是使用進給力監視器監視鉆削。

  • 維護
  • 定期更換刀片壓緊螺釘。先清潔刀座,再更換刀片,確保使用扭矩扳手。在重磨整體硬質合金鉆頭之前,不要超過最大磨損量。

 

不同材料的鉆削技巧和技術

  • 低碳鋼
  • 奧氏體和雙相不銹鋼
  • CGI (蠕墨鑄鐵)
  • 鋁合金
  • 鈦合金和高溫合金
  • 淬硬鋼

低碳鋼鉆削技巧

問題:對于經常用于焊接零件的低碳鋼而言,切屑形成可能是一個難題。鋼的硬度、碳含量和硫含量越低,產生的切屑就越長。

建議:如果出現的問題與切屑成形有關,則提高切削速度vc并降低進給fn (請注意,加工普通鋼時,應增加進給)。

其他:使用高壓和內冷卻液供應。

奧氏體和雙相不銹鋼鉆削技巧

問題:奧氏體、雙相和超級雙相材料可能導致與切屑成形和排屑有關的問題。

建議:正確的槽型至關重要,因其能夠使切屑正確形成并幫助其排出。一般而言,最好使用鋒利的切削刃。如果出現的問題與切屑成形有關,則增加進給fn將使切屑更易斷裂。

其他:內冷設計、高壓。

CGI (蠕墨鑄鐵) 鉆削技巧

問題:CGI通常不需要特別注意。它會產生比灰口鑄鐵更大的切屑,但切屑容易斷裂。切削力更高,因此會影響刀具壽命。需要使用超級耐磨的材質。會出現與所有鑄鐵同樣典型的刀尖磨損。

建議:如果出現的問題與切屑成形有關,則提高切削速度vc并降低進給fn。

其他:內冷設計。

鋁合金鉆削技巧

問題:毛刺形成和排屑可能成為問題。也可能因粘著而導致短刀具壽命。

建議:為了確保最佳切屑形成,使用低進給和高切削速度。

為了避免短刀具壽命,可能需要測試不同的涂層,從而最大限度地減少粘著。這些涂層可能包括金剛石涂層,又或完全不使用任何涂層 (取決于基體)。

其他:使用高壓乳化液或霧狀冷卻液。

鈦合金和高溫合金鉆削技巧

問題:孔表面加工硬化對后續工序產生影響。難以獲得良好的排屑性能。

建議:選擇用于加工鈦合金的槽型時,最好具有鋒利的切削刃。加工鎳基合金時,堅固的槽型至關重要。如果出現加工硬化問題,則嘗試提高進給率。

其他:高達70巴的高壓冷卻液改進性能表現。

淬硬鋼鉆削技巧

問題:獲得可接受的刀具壽命。

建議:降低切削速度以減少熱量。調整進給率以獲得可接受且易于排出的切屑。

其他:高濃度混合乳化液。

 

孔公差技巧

孔尺寸可分為3個參數:

  • 標稱值 (理論上的精確值)
  • 公差寬度 (按照ISO命名的IT)
  • 公差位置 (按照ISO用大寫字母命名)

Dmax減去Dmin是公差范圍,也叫做IT。

直徑范圍,D (mm)
刀具寬度 D > 3-6 D > 6-10 D > 10-18 D > 18-30 D > 30-50 D > 50-80 D > 80-120 D > 120-180 D > 180-250
IT5 0.005 0.006 0.008 0.009 0.011 0.013 0.015 0.018 0.020
IT6 0.008 0.009 0.011 0.013 0.016 0.019 0.022 0.025 0.029
IT7 0.012 0.015 0.018 0.021 0.025 0.030 0.035 0.040 0.046
IT8 0.018 0.022 0.027 0.033 0.039 0.046 0.054 0.063 0.072
IT9 0.030 0.036 0.043 0.052 0.062 0.074 0.087 0.100 0.115
IT10 0.048 0.058 0.070 0.084 0.100 0.120 0.140 0.160 0.185
IT11 0.075 0.090 0.110 0.130 0.160 0.190 0.220 0.250 0.290
IT12 0.120 0.150 0.180 0.210 0.250 0.300 0.350 0.400 0.460
IT13 0.180 0.220 0.270 0.330 0.390 0.460 0.540 0.630 0.720
 
直徑范圍,D (英寸)
刀具寬度 D > 0.118-0.236 D > 0.236-0.394 D > 0.394-0.709 D > 0.709-1.181 D > 1.181-1.969 D > 1.969-3.150 D > 3.150-4.724 D > 4.724-7.087 D > 7.087-9.843
IT5 0.0005 0.0002 0.0003 0.0004 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008
IT6 0.0003 0.0004 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007 0.0009 0.0010 0.0011
IT7 0.0005 0.0006 0.0007 0.0008 0.0010 0.0012 0.0014 0.0016 0.0018
IT8 0.0007 0.0009 0.0011 0.0013 0.0015 0.0018 0.0021 0.0025 0.0028
IT9 0.0012 0.0014 0.0017 0.0020 0.0024 0.0029 0.0034 0.0039 0.0045
IT10 0.0019 0.0023 0.0028 0.0033 0.0039 0.0047 0.0055 0.0063 0.0073
IT11 0.0030 0.0035 0.0043 0.0051 0.0063 0.0075 0.0087 0.0098 0.0114
IT12 0.0047 0.0059 0.0071 0.0083 0.0098 0.0118 0.0138 0.0157 0.0181
IT13 0.0071 0.0087 0.0106 0.0129 0.0154 0.0181 0.0213 0.0248 0.0283
  • IT號越低,公差越緊
  • 同一IT級別的公差隨直徑的增大而增大
示例:
標稱值:15.00 mm
公差范圍:0.07 mm (符合ISO標準的IT10)
位置:0以上 (符合ISO標準的H)

孔和軸公差

孔公差通常與和孔配合的軸的公差有關。

示例:
軸直徑20 mm (0.787英寸) h7孔直徑20 mm (0.787英寸) h7
 
 

軸的公差位置以相應孔公差的小寫字母命名。下面是完整的公差位置圖:

最常見
孔大于
軸大于
轉動配合 | 滑動配合 緊配合 | 過盈配合
間隙 (軸承) 夾緊 (= 負間隙 (固定連接))
 
 


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