任何鉆頭工作時,開始幾轉(zhuǎn)至關(guān)重要。因為開始切削時,鉆頭承受偏心力。此外,工件表面的不規(guī)則形狀會引起橫向滑步,導(dǎo)致刀具彎曲、折斷,或者至少是增大孔的偏差。
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。定心鉆的鉆尖頂角應(yīng)等于或大于最終鉆孔的微鉆頂角。若定心鉆的頂角較小,則隨后微鉆切入時,兩切削刃比頂尖先接觸工件,容易引起崩刃。
如果不用定心鉆,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。例如鉆頭直徑1.613mm,孔深12.7mm,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,也可推進(jìn)到刃帶開始接觸工件,然后再轉(zhuǎn)為正常進(jìn)給。這種辦法同樣可防止鉆頭滑步。
Brenner指出,微鉆使用中的另一挑戰(zhàn)是要盡量提高轉(zhuǎn)速,以發(fā)揮生產(chǎn)潛力,但就最大轉(zhuǎn)速規(guī)范而言,鉆頭往往走在機(jī)床的前面。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。例如直徑為1mm的鉆頭,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。
被加工材料的硬度,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,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,其切削速度選用91.44m/min,進(jìn)給量選用0.038mm/r。但是該鉆頭加工塑料和合成材料時,切削速度可達(dá)198.12m/min,進(jìn)給量達(dá)0.127mm/r。加工難加工材料(如鎳基合金、鈦合金)時,切削速度僅為15.24~18.29m/min,進(jìn)給量僅為0.0305mm/r。
刃磨鉆頭主要掌握幾個技巧:
1、刃口要與砂輪面擺平。
磨鉆頭前,先要將鉆頭的主切削刃與砂輪面放置在一個水平面上,也就是說,保證刃口接觸砂輪面時,整個刃都要磨到。這是鉆頭與砂輪相對位置的第一步,位置擺好再慢慢往砂輪面上靠。
2、鉆頭軸線要與砂輪面斜出60°的角度。
這個角度就是鉆頭的鋒角,此時的角度不對,將直接影響鉆頭頂角的大小及主切削刃的形狀和橫刃斜角。這里是指鉆頭軸心線與砂輪表面之間的位置關(guān)系,取60°就行,這個角度一般比較能看得準(zhǔn)。這里要注意鉆頭刃磨前相對的水平位置和角度位置,二者要統(tǒng)籌兼顧,不要為了擺平刃口而忽略了擺好度角,或為了擺好角度而忽略了擺平刃口。
3、由刃口往后磨后面。
刃口接觸砂輪后,要從主切削刃往后面磨,也就是從鉆頭的刃口先開始接觸砂輪,而后沿著整個后刀面緩慢往下磨。鉆頭切入時可輕輕接觸砂輪,先進(jìn)行較少量的刃磨,并注意觀察火花的均勻性,及時調(diào)整手上壓力大小,還要注意鉆頭的冷卻,不能讓其磨過火,造成刃口變色,而至刃口退火。發(fā)現(xiàn)刃口溫度高時,要及時將鉆頭冷卻。
4、鉆頭的刃口要上下擺動,鉆頭尾部不能起翹。
這是一個標(biāo)準(zhǔn)的鉆頭磨削動作,主切削刃在砂輪上要上下擺動,也就是握鉆頭前部的手要均勻地將鉆頭在砂輪面上上下擺動。而握柄部的手卻不能擺動,還要防止后柄往上翹,即鉆頭的尾部不能高翹于砂輪水平中心線以上,否則會使刃口磨鈍,無法切削。這是最關(guān)鍵的一步,鉆頭磨得好與壞,與此有很大的關(guān)系。在磨得差不多時,要從刃口開始,往后角再輕輕蹭一下,讓刃后面更光潔一些。
5、保證刃尖對軸線,兩邊對稱慢慢修。
一邊刃口磨好后,再磨另一邊刃口,必須保證刃口在鉆頭軸線的中間,兩邊刃口要對稱。有經(jīng)驗的師傅會對著亮光察看鉆尖的對稱性,慢慢進(jìn)行修磨。鉆頭切削刃的后角一般為10°-14°,后角大了,切削刃太薄,鉆削時振動厲害,孔口呈三邊或五邊形,切屑呈針狀;后角小了,鉆削時軸向力很大,不易切入,切削力增加,溫升大,鉆頭發(fā)熱嚴(yán)重,甚至無法鉆削。后角角度磨的適合,鋒尖對中,兩刃對稱,鉆削時,鉆頭排屑輕快,無振動,孔徑也不會擴(kuò)大。
6、兩刃磨好后,對直徑大一些的鉆頭還要注意磨一下鉆頭鋒尖。
眾所周知,鉆頭的長度和直徑之比越大,其彎曲傾向增加。減小長徑比,可以減小撓曲力,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。通??咨畛^3倍直徑就是“深孔”,而微鉆的孔深一般都要超過這個限度。
如直徑為3.175mm的鉆頭加工孔深31.75mm的孔,長徑比達(dá)10:1;而直徑為0.508mm的鉆頭加工孔深25.4mm的孔,其長徑比達(dá)到50:1。所以,隨著鉆頭直徑減小和脆性的增加,撓曲便成為產(chǎn)生很多問題的根源。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。
一般說來,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,高速鋼具有的這種彈性變形能力和較低的硬度,也使其耐磨性降低,從而限制了刀具的壽命。而硬質(zhì)合金則具有高剛性和高硬度,所以能使刀具壽命較長、加工精度較高。
M.A.Ford制造公司的鉆削生產(chǎn)部經(jīng)理Joe Kueter指出,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;同時,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,硬質(zhì)合金也不是萬能的,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,用M35鈷高速鋼做微型鉆頭,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。他說:“切削時在孔中產(chǎn)生熱,加上刀具的輾壓,使切削刃變鈍,并劃出溝道,最終導(dǎo)致工具損壞。而較高的含鈷量,使M35的抗熱性增加,并能較長時間保持刀刃鋒利。”
此外,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,因為不同心造成的側(cè)向負(fù)荷會導(dǎo)致鉆頭崩裂。
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,加工中心的主軸能給予鉆頭正確的中心線定位,而車床上工件的偏心會導(dǎo)致鉆頭撓曲。因此,假如在車床上使用微鉆,則必須把每個影響同心度的因素事先調(diào)整好,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。
假如在車床上使用微鉆,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,以便把鉆頭和工件的同心度調(diào)至最佳狀態(tài)。
Brenner進(jìn)一步指出,要把刀夾的跳動降至最小限度。為此,應(yīng)首選熱縮性刀夾,其次是液壓刀夾。要求刀夾套筒端面處的最大跳動值在0.005~0.0076mm范圍內(nèi)。
你好,1、定心鉆頭由鋼制鉆體和可更換的整體硬質(zhì) 合金齒冠組合而成,與焊接式硬質(zhì)合金鉆頭相比,其加工精度不相上下,但由于齒冠可更換 。 2、許多機(jī)械師在鉆削需要進(jìn)行攻絲或鉸削等后續(xù)加工的孔時,都使用定心...
空心鉆頭又名取芯鉆頭、開孔器、空心、磁座鉆鉆頭、磁力鉆鉆頭等,空心鉆頭的工作原理:刀頭采用兩組或多組3刃組合,3枚組合刃由若干個外刃、中刃、內(nèi)刃組成。每個刀刃在切削過程中,只負(fù)擔(dān)1/3左右的工...
空心鉆頭又名取芯鉆頭,開孔器,中心鉆頭,鋼板鉆頭,磁力鉆鉆頭,鋼軌鉆頭等 。鉆頭分類:高速鋼鉆頭,硬質(zhì)合金鉆頭,鎢鋼鉆頭。削切深度:25mm,35mm,50mm,75mm,100mm。適合鉆機(jī):德國泛...
Starro精密產(chǎn)品公司是一家從事瑞士式螺紋加工和其它加工服務(wù)的公司。在內(nèi)冷卻微鉆的應(yīng)用方面和M.A.Ford公司有密切合作。該公司的銷售和制造副總裁Lee Dwyer指出:"必須懂得,你所選用的冷卻液和刀具幾何角度能帶來什么效果。"
Starro公司與眾不同之處就是在某些生產(chǎn)工序上公差保持在±0.005mm。Dwyer指出,現(xiàn)有的鉆削數(shù)據(jù),通常都用于鉆頭旋轉(zhuǎn)的場合,所以Starro公司不得不自行開發(fā)許多適用于螺旋機(jī)床和加工中心的微鉆應(yīng)用程序。Dwyer指出:定心是決竅,必須使機(jī)床處于良好狀態(tài),主軸徑向跳動要小于0.0025mm;內(nèi)冷卻微鉆的主要優(yōu)點是可提高刀具壽命和切削速度。與不用冷卻液的硬質(zhì)合金鉆頭相比,內(nèi)冷卻鉆頭的刀具壽命提高到3倍,切削速度提高30%,具體隨工件材料而異。
對于長期應(yīng)用微鉆的場合,對整個切削系統(tǒng)的每一個要素加以優(yōu)化則顯得格外重要。
Kyocera Tycom公司的工業(yè)用微型刀具分公司全國銷售經(jīng)理Tom Krueger指出:對于小批量生產(chǎn),可使用價格低廉的標(biāo)準(zhǔn)工具。但對于特定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn),生產(chǎn)車間應(yīng)對整個工序流程進(jìn)行分析和優(yōu)化。
對于某種特定的工件材料,采用專用的鉆頭、鉆尖幾何參數(shù)、槽長、螺旋角以及柄部的直徑和長度,可以獲得最佳的使用效果。若再對使用鉆頭的機(jī)床進(jìn)行認(rèn)真分析,將會使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。
Krueger列舉一個實例:在一臺特殊機(jī)床上,用一直徑為0.0381mm的鉆頭加工一種不銹鋼醫(yī)用零件,工件和刀具的轉(zhuǎn)速均為5000rpm,反向旋轉(zhuǎn)。由于接受Kyocera Tycom公司建議,對加工過程進(jìn)行改進(jìn),如調(diào)整機(jī)床的同心度,結(jié)果生產(chǎn)率成倍提高。
實踐證明,要想提高生產(chǎn)率,就得花時間、金錢,加上積極工作。例如Starro公司就在設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程方面進(jìn)行了投入,并開展一系列微鉆應(yīng)用的研究工作。該公司的銷售副總裁Dwyer指出,不花費力氣,不會有收獲。
實踐證明,采用內(nèi)冷卻鉆頭對提高深孔加工的生產(chǎn)率十分有效。它的優(yōu)點不僅在于把切削液直接送到鉆尖處,起冷卻作用,而且還能發(fā)揮強(qiáng)制排屑和幫助斷屑的作用。在孔深大于3倍直徑時,采用內(nèi)冷卻鉆頭加工時其效果更為明顯,但迄今為止,內(nèi)冷卻鉆頭往往限于直徑3mm以上的鉆頭。
CooL Jet系統(tǒng)公司的全國銷售經(jīng)理Colin ELdon說,正確使用HPC(高壓冷卻)系統(tǒng),能極大地提高生產(chǎn)率。他回顧一家用戶的實際例子:鉆頭直徑1.397mm,孔深13.335mm,工件材料為302不銹鋼。以往采用常規(guī)冷卻(壓力為4個大氣壓),采用鈷高速鋼鉆頭,轉(zhuǎn)速為1600r/min,單件工時42秒,鉆頭壽命175件。后來采用雙鉆頭加工新工藝:首先,采用三菱公司的MZE型整體硬質(zhì)合金定心鉆,無冷卻,轉(zhuǎn)速為6000r/min,進(jìn)給量0.0254mm/r,定心孔深2.54mm。第二步,采用三菱公司MZS型內(nèi)冷卻微鉆,轉(zhuǎn)速9000rpm,進(jìn)給量0.0203mm/r,分步切削步長1.397mm,冷卻液壓力達(dá)102個大氣壓。兩支鉆頭的單件加工工時合計為16.5秒(節(jié)省工時60%),刀具壽命增加到875件。獲得如此巨大的好處,代價僅為每個零件刀具費用提高3.3%。
三菱公司的Brenner介紹,該公司生產(chǎn)直徑1mm至3mm的微鉆,冷卻壓力至少達(dá)到68個大氣壓,隨鉆頭上的兩個微小冷卻孔尺寸而變。冷卻孔最小直徑為0.1524mm,用于直徑最小的鉆頭。為了確保充分的冷卻液流量,必須保證有足夠的壓力。對于大尺寸鉆頭,內(nèi)冷卻孔直徑達(dá)到1.524mm,在68個大氣壓下,其冷卻液流量達(dá)16.4升/分,而在同樣壓力下,用微鉆鉆削時的冷卻液流量僅為1.89升/分。
三菱公司還建議:冷卻系統(tǒng)應(yīng)能濾掉尺寸小至5微米的質(zhì)點;使用的精密過濾套,不論采用內(nèi)密封還是外密封,應(yīng)能在68個大氣壓保持密封。并建議采用水溶性冷卻液,帶EP類添加劑,如硫、氯等。由于油的粘度為水的8~10倍,所以不宜采用。
M.A.Ford公司最新生產(chǎn)的內(nèi)冷卻微鉆系列(最小直徑1mm),增加了鉆芯增量,這有助于保證鉆頭強(qiáng)度。內(nèi)冷卻螺旋孔貫穿鉆體,位置可貼近槽的前部或背部。
該公司專注于開發(fā)小螺旋角內(nèi)冷卻鉆頭,因為它有助于切屑排出孔外。Kueter指出,內(nèi)冷卻鉆頭應(yīng)能大大減少分步切削次數(shù),在加工冷作硬化型材料如304或316號不銹鋼時尤其重要。
通常,鉆削微型深孔采用分步鉆孔序列,即周期性退出鉆頭,以便折斷切屑,防止堵塞。分步鉆孔也有助于防止在孔底持續(xù)擠壓,這一點在加工冷作硬化材料時尤為重要。
Brenner指出,一般認(rèn)為分步切削就得把鉆頭完全退出來,其實不然。若采用中斷進(jìn)給(幾轉(zhuǎn)或短時),同樣可以斷屑。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),所以不得不對其再切削。這些情況都是不希望出現(xiàn)的。
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,這是因為隨著孔的逐漸加深、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。應(yīng)用工程師應(yīng)按具體情況確定分步切削方案。
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,同設(shè)計用于加工韌性材料的微鉆十分相似,但是,兩者的切削幾何參數(shù)卻有很大差異。
M.A.Ford公司的Kueter指出,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,但Ford公司一般不這么做,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,以提高鉆頭的強(qiáng)度。Kueter還特別說明,用戶要求鉆削25.4mm的深孔,但我們提供的鉆頭槽長不一定要達(dá)到25.4mm,一般提供槽長為9.525mm或12.7mm的鉆頭即可。
Kueter指出,有些線路板鉆頭制成所謂“階梯式柄部。”例如,一支直徑為0.1524mm的鉆頭,鉆削孔深為1.524mm,槽全長也制成1.524mm,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,而是通過一個0.762mm中間直徑加以過渡。對此Kueter認(rèn)為,鉆削韌性材料時,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。
Kueter還指出,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。而對于加工不銹鋼和其它難加工材料的微鉆,則采用較小的螺旋角和較厚的溝槽截面尺寸。他還指出,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。倒錐量一般為0.005~0.127mm。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。Kueter強(qiáng)調(diào),只要鉆孔有深度,就需要倒錐度。特別是對鈦合金等加工中出現(xiàn)“回縮”的材料,若沒有適當(dāng)?shù)牡瑰F度,鉆頭將被膠結(jié)在孔里。
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,這樣在鉆孔時擴(kuò)張量較大,工件“回縮”也不至于抱住鉆頭。
任何鉆頭工作時,開始幾轉(zhuǎn)至關(guān)重要。因為開始切削時,鉆頭承受偏心力。此外,工件表面的不規(guī)則形狀會引起橫向滑步,導(dǎo)致刀具彎曲、折斷,或者至少是增大孔的偏差。
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。定心鉆的鉆尖頂角應(yīng)等于或大于最終鉆孔的微鉆頂角。若定心鉆的頂角較小,則隨后微鉆切入時,兩切削刃比頂尖先接觸工件,容易引起崩刃。
如果不用定心鉆,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。例如鉆頭直徑1.613mm,孔深12.7mm,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,也可推進(jìn)到刃帶開始接觸工件,然后再轉(zhuǎn)為正常進(jìn)給。這種辦法同樣可防止鉆頭滑步。
Brenner指出,微鉆使用中的另一挑戰(zhàn)是要盡量提高轉(zhuǎn)速,以發(fā)揮生產(chǎn)潛力,但就最大轉(zhuǎn)速規(guī)范而言,鉆頭往往走在機(jī)床的前面。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。例如直徑為1mm的鉆頭,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。
被加工材料的硬度,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,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,其切削速度選用91.44m/min,進(jìn)給量選用0.038mm/r。但是該鉆頭加工塑料和合成材料時,切削速度可達(dá)198.12m/min,進(jìn)給量達(dá)0.127mm/r。加工難加工材料(如鎳基合金、鈦合金)時,切削速度僅為15.24~18.29m/min,進(jìn)給量僅為0.0305mm/r。
眾所周知,鉆頭的長度和直徑之比越大,其彎曲傾向增加。減小長徑比,可以減小撓曲力,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。通??咨畛^3倍直徑就是"深孔",而微鉆的孔深一般都要超過這個限度。
如直徑為3.175mm的鉆頭加工孔深31.75mm的孔,長徑比達(dá)10:1;而直徑為0.508mm的鉆頭加工孔深25.4mm的孔,其長徑比達(dá)到50:1。所以,隨著鉆頭直徑減小和脆性的增加,撓曲便成為產(chǎn)生很多問題的根源。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。
一般說來,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,高速鋼具有的這種彈性變形能力和較低的硬度,也使其耐磨性降低,從而限制了刀具的壽命。而硬質(zhì)合金則具有高剛性和高硬度,所以能使刀具壽命較長、加工精度較高。
M.A.Ford制造公司的鉆削生產(chǎn)部經(jīng)理Joe Kueter指出,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;同時,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,硬質(zhì)合金也不是萬能的,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,用M35鈷高速鋼做微型鉆頭,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。他說:"切削時在孔中產(chǎn)生熱,加上刀具的輾壓,使切削刃變鈍,并劃出溝道,最終導(dǎo)致工具損壞。而較高的含鈷量,使M35的抗熱性增加,并能較長時間保持刀刃鋒利。"
此外,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,因為不同心造成的側(cè)向負(fù)荷會導(dǎo)致鉆頭崩裂。
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,加工中心的主軸能給予鉆頭正確的中心線定位,而車床上工件的偏心會導(dǎo)致鉆頭撓曲。因此,假如在車床上使用微鉆,則必須把每個影響同心度的因素事先調(diào)整好,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。
假如在車床上使用微鉆,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,以便把鉆頭和工件的同心度調(diào)至最佳狀態(tài)。
Brenner進(jìn)一步指出,要把刀夾的跳動降至最小限度。為此,應(yīng)首選熱縮性刀夾,其次是液壓刀夾。要求刀夾套筒端面處的最大跳動值在0.005~0.0076mm范圍內(nèi)。
要把這些相互影響又對鉆削過程十分敏感的因素處理好,需要有科學(xué)的創(chuàng)新精神。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?!北M管工具制造商已經(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,但是要把鉆削過程中諸多因素都加以很好控制,仍然不是一項簡單的工作。
為了改善鉆頭的切割幾何尺寸,優(yōu)化新材料的切削數(shù)據(jù),我們需要進(jìn)行試驗性的檢查。利用在車、鉆組合實驗臺上測到的數(shù)據(jù),研制出了一種計算鉆孔時過程力的方法,這種方法的基礎(chǔ)是在正交旋轉(zhuǎn)試驗中取得的特征數(shù)據(jù)。
如果成功地利用車削時測到的現(xiàn)有數(shù)據(jù)對鉆孔過程進(jìn)行模擬,那么鉆孔過程可以得到更好的理解和檢查鉆孔是最重要的切削加工工藝之一。在典型的轉(zhuǎn)動部件上,鉆孔加工的時間約占30%。無論是在鉆孔時還是車削時,鉆刃或刀刃在一般情況下總是處在連續(xù)的切割中,而且使用的也是同樣的刃具材料,因而就這一點而言,鉆與車的過程是相似的。
車與鉆主要區(qū)別
車與鉆之間的主要區(qū)別包括,鉆孔時有一個以上的刃在切割;鉆頭刃上的切削速度在0與實際切削速度之間變化,這就是說,切削速度越低切削條件就越惡劣,盡管如此麻花鉆頭中心的進(jìn)給仍然很大。鉆頭沿鉆刃邊上的幾何形狀變化很大(切削角、后角、楔形角、傾斜角)。鉆頭橫刃根據(jù)尖銳程度的不同對鉆頭的軸向力有著重大的影響;由于鉆孔里的空間被封閉,鉆屑從鉆孔中排出受到很大的阻礙,周期性地排屑或控制之下的冷卻潤滑劑循環(huán)可以對這種情況有所改善。
如果成功地利用車削時測得的數(shù)據(jù)對鉆孔過程進(jìn)行模擬,那么所有這些挑戰(zhàn)以及在對用麻花鉆切屑進(jìn)行試驗性調(diào)查時遇到的困難都可以得到更好的解決。
切削力是鉆孔試驗的基礎(chǔ)
考慮到沿著鉆頭刃邊的切削角和傾斜角變化甚大,切削速度取決于半徑,應(yīng)當(dāng)從采用類似刀刃幾何形狀的車削時取得的切削數(shù)據(jù),或者是通過從正交的切割實驗的換算,對鉆孔時的力具情況加以模擬,并通過現(xiàn)實的鉆孔實驗加以檢查。同時應(yīng)當(dāng)估計到,在鉆頭正中心橫刃部位,切削速度與進(jìn)給速度相比非常小,鉆孔過程不僅可以按照Kienzle切削力模型進(jìn)行描述,而且還必須另外用變形力份額來加以擴(kuò)大。圖1顯示的是這種方法,以及由此產(chǎn)生的優(yōu)化鉆孔幾何形狀的可能性。在鉆頭上,切削角γ典型的變化范圍在橫刃上的-50°和外徑上的 30°之間。由于橫刃的原因或鉆頭尖部的直徑,主刃不是位于半徑射線上。這就是說,它通過k/2的偏移得到一個取決于半徑的傾斜角λ。圖2表示來自CAD數(shù)據(jù)和使用共焦的測量顯微鏡通過光學(xué)測量取得的鉆頭幾何形狀分析。
鉆孔分布在同心扇區(qū)
為了能夠在分析當(dāng)中顧及到沿鉆頭刃邊的鉆刃的幾何形狀變化,鉆孔可以劃分為同心扇區(qū)(見圖3)。若簡單地假設(shè)為在一個扇區(qū)內(nèi)的切割性能是恒定的,那么來自一系列采用相應(yīng)刀刃幾何形狀和切削數(shù)據(jù)的試驗中的數(shù)據(jù),必須也能換算到鉆孔上。其切削力是全鉆孔在所有扇區(qū)上的總和。
由于對劃分扇區(qū)制訂模型的思路還需要利用按照鉆頭調(diào)整過的刀刃幾何形狀和切削數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的車削試驗,因而需要研發(fā)一種新的模型,它可以從車削的正交基準(zhǔn)切削中推導(dǎo)出鉆頭上的力和力矩。為此,必須了解刀刃上的各種角和切削速度對力的影響。為了對鉆孔過程建立模型,首先要測算出這些參數(shù)對特定的切削力和進(jìn)給力的影響。根據(jù)半徑的容積份額各有不同Kienzle公式通過求和計算出全鉆孔的相應(yīng)力。為了確定模型的參數(shù)需要在車和鉆的加工試驗中進(jìn)行大量的測量。為此,在一臺NC車床的刀具轉(zhuǎn)塔上每一個加工站點安裝一個Kistler切削力測力計Typ 9121和一個Kistler鉆孔平臺Typ 9271A(見圖4)。這些試驗可以在不同的冷卻潤滑條件下來進(jìn)行。計算切削和進(jìn)給力的基礎(chǔ)是Kienzle方程,該方程分別以特定的切削力和進(jìn)給力與切削面積的乘積來表示
刀刃幾何形狀影響切削力
眾所周知,特定的切削力和進(jìn)給力在很大程度上取決于刀刃幾何形狀,而刀刃幾何形狀在鉆頭上是沿半徑變化的。因此,必須在第一步中,從0切削角的正交車試驗和從使用麻花鉆頭的鉆孔試驗中測出切削角和傾斜角之比的依存關(guān)系。例如,給出了從測量中求出的車削和鉆孔的主刀刃上切削力的比值。這些值可以通過切削角γ(r)和傾斜角λ(r)的校正因數(shù)互相換算。與車削的切削能力相比,鉆孔的切削能力也可以用系數(shù)AC或BC加以表示。橫刃的換算與此類似。
按照Kienzle求切削力的公式
根Kienzle的力公式,第二步中可以用前面確定的kc1.1(r)的值測定主刃和橫刃上的切削力。同時,還要考慮到使用橫刃時切削容積的校正。這種校正符合這樣一個事實:鉆頭在這個部位的切削體積構(gòu)成尖銳的圓形扇區(qū),而不是車削形成的方形。
橫刃區(qū)發(fā)生變形
完全鉆孔的切削力是在考慮到作用半徑的情況下主刃和橫刃切削力的總和。以車時的測量數(shù)據(jù)和為鉆孔而計算出的切削力或進(jìn)給力比和在鉆孔時測量的力為基礎(chǔ),表明了作為進(jìn)給函數(shù)的誤差。因此,尤其是在橫刃區(qū),也就是在鉆頭的中心,這里的切削速度非常低,還需要對那里發(fā)生變形過程的分力做出模型。
Starro精密產(chǎn)品公司是一家從事瑞士式螺紋加工和其它加工服務(wù)的公司。在內(nèi)冷卻微鉆的應(yīng)用方面和M.A.Ford公司有密切合作。該公司的銷售和制造副總裁Lee Dwyer指出:“必須懂得,你所選用的冷卻液和刀具幾何角度能帶來什么效果?!?
Starro公司與眾不同之處就是在某些生產(chǎn)工序上公差保持在±0.005mm。Dwyer指出,現(xiàn)有的鉆削數(shù)據(jù),通常都用于鉆頭旋轉(zhuǎn)的場合,所以Starro公司不得不自行開發(fā)許多適用于螺旋機(jī)床和加工中心的微鉆應(yīng)用程序。Dwyer指出:定心是決竅,必須使機(jī)床處于良好狀態(tài),主軸徑向跳動要小于0.0025mm;內(nèi)冷卻微鉆的主要優(yōu)點是可提高刀具壽命和切削速度。與不用冷卻液的硬質(zhì)合金鉆頭相比,內(nèi)冷卻鉆頭的刀具壽命提高到3倍,切削速度提高30%,具體隨工件材料而異。
對于長期應(yīng)用微鉆的場合,對整個切削系統(tǒng)的每一個要素加以優(yōu)化則顯得格外重要。
Kyocera Tycom公司的工業(yè)用微型刀具分公司全國銷售經(jīng)理Tom Krueger指出:對于小批量生產(chǎn),可使用價格低廉的標(biāo)準(zhǔn)工具。但對于特定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn),生產(chǎn)車間應(yīng)對整個工序流程進(jìn)行分析和優(yōu)化。
對于某種特定的工件材料,采用專用的鉆頭、鉆尖幾何參數(shù)、槽長、螺旋角以及柄部的直徑和長度,可以獲得最佳的使用效果。若再對使用鉆頭的機(jī)床進(jìn)行認(rèn)真分析,將會使生產(chǎn)率進(jìn)一步提高。
Krueger列舉一個實例:在一臺特殊機(jī)床上,用一直徑為0.0381mm的鉆頭加工一種不銹鋼醫(yī)用零件,工件和刀具的轉(zhuǎn)速均為5000rpm,反向旋轉(zhuǎn)。由于接受Kyocera Tycom公司建議,對加工過程進(jìn)行改進(jìn),如調(diào)整機(jī)床的同心度,結(jié)果生產(chǎn)率成倍提高。
實踐證明,要想提高生產(chǎn)率,就得花時間、金錢,加上積極工作。例如Starro公司就在設(shè)備和生產(chǎn)工藝過程方面進(jìn)行了投入,并開展一系列微鉆應(yīng)用的研究工作。該公司的銷售副總裁Dwyer指出,不花費力氣,不會有收獲。
1、在鉆削鋼件時,請保證充分的冷卻量并使用金屬切削液。
2、良好的鉆桿鋼性與導(dǎo)軌間隙能提高鉆孔的精度及鉆頭的壽命。
3、請確保磁座與工件之間的平整與清潔。
4、鉆薄板時,要將工件加固,鉆大型工件時,請保證工件的穩(wěn)固 。
5、在鉆孔開始與結(jié)束時,進(jìn)給量應(yīng)降低1/3 。
6、對鉆削時出現(xiàn)大量細(xì)小粉未的材料,如鑄鐵、鑄銅等,可以不使用冷卻液,而采用壓縮空氣幫助排屑。
7、請及時清除纏繞在鉆體上的鐵屑,以保證排屑順暢 。2100433B
格式:pdf
大?。?span id="3pjdv32" class="single-tag-height">416KB
頁數(shù): 3頁
評分: 4.5
微型鉆頭磨床砂輪軸振動嚴(yán)重地影響了鉆頭加工精度。通過對砂輪軸的傳遞矩陣建模分析,發(fā)現(xiàn)砂輪軸軸承剛度和砂輪尺寸是影響其振動的固有頻率與振型的兩個主要因素。軸承剛度越高,砂輪尺寸越小,其各階固有頻率越高;由于砂輪不對稱布置,砂輪尺寸越大,各階振型的振幅也越大。在調(diào)整砂輪軸軸承預(yù)緊前,采用M ach inery Analyzer model2130振動分析儀的測試結(jié)果也顯示該砂輪軸在低頻部分的振動較為嚴(yán)重,預(yù)緊軸承和精修砂輪后,振動消除。
格式:pdf
大?。?span id="ph8atjb" class="single-tag-height">416KB
頁數(shù): 3頁
評分: 4.7
針對微型鉆頭生產(chǎn)批量大、被測尺寸小、測量精度高的特點,研究出一套激光自動測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括激光測量、CPU數(shù)據(jù)處理、PLC控制3大部分。系統(tǒng)的主要特點是采用激光信號轉(zhuǎn)換的脈沖寬度比值法進(jìn)行測量,有效地消除了測量儀器、環(huán)境變化等因素對測量精度的影響。
主營設(shè)備
Max 6000 開槽機(jī)
NanoGrind-Max 6000是一款微型鉆頭專用的生產(chǎn)加工設(shè)備。Max-6000可連接中央控制系統(tǒng),實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中控制。操作人員可以在人機(jī)界面中設(shè)置數(shù)據(jù)、進(jìn)行流程管控,便于生產(chǎn)管理和數(shù)據(jù)匯總等,可滿足客戶對各式特殊型刀具加工的需求。
G2000 精磨機(jī)
G2000 精磨機(jī)是一款精密外圓磨床,可采用切入或多層剝離的磨削方式對微鉆針進(jìn)行更精密的研磨;友好的人機(jī)交互界面,可以在界面上方便地設(shè)置需求參數(shù),調(diào)節(jié)研磨角度,讓研磨更精準(zhǔn)。系統(tǒng)穩(wěn)定安全,操作簡單。系統(tǒng)穩(wěn)定安全,操作簡單??舍槍Τ埠辖鸺庸?,應(yīng)用于刀具毛坯準(zhǔn)備工序。
XR3000 銑刀機(jī)
XR3000 是一款5工位連續(xù)自動化加工設(shè)備,實現(xiàn)了從機(jī)械手、段差/魚尾、左旋、右旋一站式加工流程。用于硬質(zhì)合金、高速鋼和類似材料的銑刀、鉸刀等刀具成型加工及其他特殊應(yīng)用。批量生產(chǎn)的工件精度和尺寸波動小于0.005mm。XR3000 提供一個出色的性價比方案,是生產(chǎn)微型刀具的機(jī)型。 2100433B
納米WC-Co硬質(zhì)合金,因其特殊的耐磨蝕、高硬度,以及優(yōu)異的斷裂韌性和抗壓強(qiáng)度被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代科技各個領(lǐng)域,己被制成加工集成電路板的微型鉆頭、點陣打印機(jī)打印針頭、整體孔加工刀具、木工工具、精密模具、牙鉆、難加工材料刀具等。其主要應(yīng)用概括為以下幾個方面:
(1)金屬加工。當(dāng)初,亞微細(xì)WC硬質(zhì)合金的開發(fā)是為了解決高溫合金等難加工材料的切削加工的需要,現(xiàn)代納米WC硬質(zhì)合金在強(qiáng)度和韌性方面優(yōu)于亞微細(xì)合金,因而更適用于高溫合金、鈦合金、不銹鋼、各種噴涂(焊)材料、淬火鋼、冷硬鑄鐵等的加工。納米WC硬質(zhì)合金突破了普通硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼低這個局限,其應(yīng)用已延伸到高速鋼占統(tǒng)治地位的領(lǐng)域。
(2)電子工業(yè)。電子工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是小型化、集成化、精密化。集成電路板材質(zhì)是環(huán)氧樹脂粘結(jié)玻璃纖維或玻璃纖維增強(qiáng)的塑料。這就要求微型鉆頭有很高的硬度和耐磨性;而鉆頭直徑很小(一般0.2~0.3mm,甚至0.05mm)、易折斷,還要求鉆頭有高的強(qiáng)度和韌性:并且鉆孔需要正確的孔位精度,又要求鉆頭有高的剛度(彈性模量),這些要求相互矛盾。致使普通硬質(zhì)合金以及亞微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金鉆頭都難以滿足這些要求,只有用晶粒度小于0.5μm的納米晶粒硬質(zhì)合金才行。又如點陣打印針,其直徑僅有0.2-0.35mm;加工集成電路引線的框架用的多工位跳步模,沖頭厚度≤0.2mm,誤差僅為0.002mm;另外還有印刷電路板引線切頭用的圓片切刀,以及精密的小模具等,都要求使用納米晶粒WC硬質(zhì)合金來制作以實現(xiàn)其功能。
(3)木材加工。早在50年代,硬質(zhì)合金鑲尖工具就被用于木材加工行業(yè)。而今,各種材質(zhì)的板材的出現(xiàn),對加工精度和外觀的要求大大提高,高速切割時的離心力、切削力使普通硬質(zhì)合金難以滿足加工要求,于是納米晶粒WC硬質(zhì)合金有了用武之地。
(4)醫(yī)學(xué)應(yīng)用。醫(yī)用牙鉆是精細(xì)儀器,其切口必須鋒利,而且要求具有很好的耐磨性和韌性,超細(xì)晶粒WC硬質(zhì)合金以其高強(qiáng)度、高韌性和耐磨性在這一領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
(5)其它應(yīng)用。納米晶粒WC硬質(zhì)合金由于其晶粒細(xì)小,作刀具可以磨出精度極高、鋒利的切削刃和刀尖圓弧半徑;因其高強(qiáng)度就可用于制作大前角、小進(jìn)給量和小吃刀量的精細(xì)刀具,如小直徑立銑刀、小鉸刀等;因其高彈性模量、抗磨擦磨損性能,可用于制作高精度模具、沖頭等;另外還可用于制作高耐磨、耐沖蝕工具,如高壓噴嘴、閥門、高壓槍、玻璃刀、紡織品切刀以及磁帶、錄相帶切刀等等。另外科學(xué)家們還正在研制圓形刀具、鑿巖刀具以及納米WC-Co基增強(qiáng)復(fù)合材料等。
因此開發(fā)納米WC硬質(zhì)合金和尋求更為廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域成為發(fā)展的熱點,而制備的關(guān)鍵技術(shù)在于納米原料粉末的制備及隨后的燒結(jié)過程。減小粒徑是提高WC-Co硬質(zhì)合金性能(強(qiáng)度、硬度和抗磨性鈞的有效途徑,因此研制納米晶硬質(zhì)合金是下階段研究者的開發(fā)重點,它將大大拓寬WC-Co硬質(zhì)合金的應(yīng)用領(lǐng)域,并因此帶動各種精密儀器、模具、刀具及電子通信技術(shù)的飛速發(fā)展。