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群钻的各种钻型(1)

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发表于 2010-10-22 08:30:15 | 显示全部楼层 |阅读模式

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群钻的各种钻型(1)
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NEWS.C-CNC.COM   2008-3-26    来源:    阅读: . Y, L( z$ S J( h4 n* q ( `" x1 T0 k. L8 B2 {4 Z( E 524次 生意人使用生意宝,生意越来越旺盛!
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基本型群钻在钻通用结构钢材料时,获得了良好的切削性能。但是加工材料日益多样化,各类材料的加工性千差万别,加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。工件材料变了,孔的要求变了,促使钻型也必须跟着变,要有灵活性。要正确分析和估计客观情况,并采取有效的措施。本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。

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第一节  钻孔中产生的问题

' k4 t X! A) e$ ~! C

钻孔中遇到的问题很多,下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例,说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。

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一、加工材料不同所产生的问题

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    (1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等),负荷大,钻不动,勉强钻下去,钻头很快磨钝、烧坏。

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(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时,产生严重的加工硬化现象,越钻越硬,钻头磨损很快,产生毛刺很严重。

& Y: R. h+ q) h" m) D

(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢),切屑长而不断,象两条长蛇一样盘旋而出,缠绕在主轴上,乱甩伤人,很不安全,而且切削液加不进去。在自动机床上这一问题更为突出。

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(4)钻铸铁时,切屑成碎末,像研磨剂一样,高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。

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(5)钻紫铜时孔形常不圆,钻软紫铜也不易断屑,有时钻头被咬在孔内。

- a% h. u/ s/ r$ r& R$ e. v* B

(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象,轻则把孔拉伤,重则使钻头扭断。

; U2 B0 E, u2 T* y4 m4 l& C

(7)钻铝合金孔壁不光,切屑不易排出,尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。

+ f& u. l% B7 }( Y, @# w8 K

(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等),时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。

* U* ^& l+ V) m8 \! c3 H1 A

(9)钻有机玻璃时,孔不光亮,发暗(乌),本来是透明净亮的,钻完孔后,孔壁变成乳白色了,更严重时孔壁烧伤,和产生“银斑”状裂纹。

2 N* q# T3 I& b- D8 ]

(10)钻橡皮时,孔收缩量很大,易成锥形、上大下小,孔壁毛糙。

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二、工艺条件不同产生的问题

" y. ?1 v4 T$ h. J

(1)钻薄板孔,有时工件不便于压紧,人们多采用手扶,但当钻头刚要钻出工件时,手就扶不住工件了,发生抖动,很容易出工伤事故。另外,孔易产生多角形、毛刺和变形。

N# }5 @. m% W: Z

(2)钻深孔时,切屑难排出,常常要在中途多次退出钻头才能钻完一孔,人们称之为“啄木鸟式”的钻削方式;钻直径大的孔(如在钢上钻直径大于35毫米的孔),直接用普通麻花钻钻出就比较困难,负荷大,钻头和机床都承受不了,常发生“闷车”,此时要先钻出小孔,再用大钻头扩孔。如果,硬要一次钻出,进给量必定选得很小,这样生产效率就很低。

* {1 J; u, c& O8 F* E# Z

(3)当工件上已有毛坯孔再扩孔时,由于加工余量不均匀,表面有硬皮,因此钻头常会歪斜,刃口也容易崩坏。

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(4)在倾斜表面或曲面上钻孔时,钻头往往定不住中心,发生偏斜,常不得不先将工件表面锪平,然后才能钻孔。

2 Q) \, D; |- J6 o9 w

(5)由于小量生产的需要,为了节省非标准尺寸的专用铰刀,希望用钻头钻出精孔。这也是我们常遇到的难题。

1 ~" l* H a9 ]- Y8 p

(6)小量生产采用划线钻孔时,钻头不易找正,当孔窝划得浅时,孔偏不容易发现;划深时,看出孔偏再找正也就费劲了。

8 C5 E: o; j9 v7 G2 |

(7)用钻头进行扩孔,也容易产生“扎刀”;有时孔壁出现大螺旋沟,甚至用铰刀铰孔后也不能除掉。

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(8)用钻头锪倒角,容易发生抖动,出现多角形,或产生严重的毛刺。

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第二节  工件材料的钻削加工性

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一、概  述

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在钻头与工件的矛盾统一体中,一般来说,钻头是矛盾的主要方面,但也常常会发生转化。因此研究钻孔过程,既要研究刀具一方,又要研究矛盾的另一方――工件材料。在这里,着重需要研究的是工件材料的钻削加工性。

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工件材料的钻削加工性(或称可钻削性)是指材料由毛坯通过钻削过程,得到所要求孔形难易程度的工艺特性。

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显然,钻削加工性是一个综合性指标。这是由于钻孔中的各种问题:生产效率、切削力、耐用度、加工质量等交织综合在一起,切屑变形与摩擦运动决定着钻削力和切削热;钻削热影响着钻削温度和冷硬层;而积屑瘤与钻削温度密切相关;积屑瘤、振动和切屑的挤刮则限制着表面光洁度的提高;孔要求越精越光,则又限制着钻头耐用度和生产效率的提高,……。还应指出,由于各种材料在钻孔中的具体要求不同,其钻削加工性的指标也不同。   

6 y' Q0 P' g/ I) L0 ~' B' v

影响材料钻削加工性的因素很多,有物理一力学性能、化学成分、材料制造和热处理方法等。化学成分和材料制造状态如金相组织是决定物理一力学性能的根据,然而直接起作用的却还是物理一力学性能,它包括强度(或硬度)、塑性(或韧性)、导热率和线膨胀系数以及弹性系数等,这些因素直接影响到钻孔效率的高低。

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二、钻削加工性分级指标

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材料的钻削加工性,可以采用一种分级的方法进行粗略地判定。即按主要物理一力学性能指标的大小,分成11级,如表5―1。表中针对钻孔(特别是用高速钢麻花钻钻孔)的特殊性,选定材料的硬度HB(或强度σb)、伸长率σ(或冲击值αk)、导热系数九和弹性系数四(或线膨胀系数Ⅸ)作为评定钻削加工性的指标。

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4 F9 T2 L% N4 l, z' u

    当材料类型一定(如钢、铸铁或铜合金)时,硬度愈高,则强度愈大,有一定对应关系,不论是硬度高还是强度大,都能使切削负荷大,因此,可用硬度或强度极限或两者中的高等级作为评定指标之一。另外需要指出,用硬质合金车刀加工σb=100公斤力/毫米2的钢材属于较易切削的等级,而当改用高速钢麻花钻钻时则应属于较难钻削的等级了。同样,当材料类型一定时,其塑性伸长率σ和韧性(冲击值αk)相互间也有一定关系。通常,伸长率σ大时,冲击值αk也高。两者在物理意义上虽有不同:塑性表征材料所能允许的塑性变形程度;韧性则表示材料所能承受的冲击能量(如切削功率),但它们都相近似地影响到钻削过程。σ或αk值愈大,则切屑愈难折断,切削负荷(钻削力和钻削功率消耗)愈大。因此,可用σ或αk或两者中的高等级作为评定指标之一。

1 V4 ^+ w! c& K F; N l4 U

    还应注意的是,钻削加工性的第Ⅱ项指标,以中等塑性(或韧性)的加工性为好。塑性(或韧性)过低、过高,则可钻削性均变坏。材料脆性很大时,则切屑崩碎甚至碎成粉末,对排屑和散热均不利,切削力和热将集中在刃口上,导致耐用度降低。弹性系数E和线膨胀系数α,对孔加工来说,常起到较大的作用,例如孔径的弹性回复和热胀冷缩,直接影响到孔壁与钻头的摩擦、磨损和孔径扩张量。同样,也用E或α或两者中的高等级作为第四个评定指标。由上可见,这四个评定指标在表示钻削过程的矛盾特点时,各有侧重,即:Ⅰ――负荷,Ⅱ――切屑(断屑、粘刀和表面硬化),Ⅲ――温度,Ⅳ――变(收缩)。

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三、常用材料的可钻削性分级

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钻孔中经常遇到的各类材料,包括铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、有色金属、非金属材料等,其主要物理―力学性能及可钻削性分级列于表5-2、5-3。每种材料可钻削性分级的代号表示为:

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0 C# K& C, m( M. l4 a

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8 y) @) L$ l1 N c# i& H! Z( J

    以上前两例(1)、(2)可钻削性分级的各项指标均不超过5,因此其可钻削性是良好的或较好的。由第(3)例可知,45钢经淬火和中温回火后,硬度、强度大增,切削力增加,则可钻削性变坏。而第(4)例,不锈钢1Cr18Ni9Ti,强度虽不算高,但因其塑性大和导热系数低,造成切屑不易断,加工硬化强烈,产生的切削热多、温度高。因此,在钻孔时,应作为主要问题认真对待,采取对策。

! \1 ~- e$ F, X

第三节  钻铸铁

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一、问题的提出

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    灰铸铁与碳素钢一样,也是一种铁(Fe)与碳(C)的合金,含碳高于2%的就为铸铁。铸铁是机械工业应用广泛的材料之一,例如机床床身,机器底座,各种箱体、壳体等都是铸铁(如HT15-33、HT20-40)制成,许多机床厂,汽车、拖拉机厂的生产线上多轴组合钻床大都用来钻这种材料。球墨铸铁通过浇铸前向铁水加入球化剂和墨化剂,以促使碳呈球状石墨结晶,其强度和塑性均比灰铸铁高。在用普通麻花钻钻铸铁孔时,发现有下述特点:

! U& f# K2 q( t2 D

    (1)钻头的磨损几乎完全在后面上,外缘转角处磨损最大,有时整个角磨掉,限制了生产效率的提高。

# `/ A$ m- X6 w' I. G- H

    (2)当横刃修磨得过窄时,钻头容易崩刃或崩尖,尤其是钻铸造质量差或带有铸造黑皮的工件。

" X1 L9 f3 L+ j+ Z2 H

    (3)切屑细碎,钻深孔时难以排屑,切削液不容易流到切削区。

* A! I4 o6 \* i ]# F. q

    (4)不用切削液时,钻头与孔壁容易研死。而且灰尘很大,有害于人身健康。

( W: K" q2 P3 X! Q1 J

    (5)有一定程度的扎刀现象,使工件在出口处易产生崩裂。

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二、灰铸铁的特点

8 ]1 L2 e, p/ M" y

上述这些问题的产生不是偶然的,而是与铸铁的特性密切地联系着的。常用的铸铁其特点有:

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    (1)硬度较低,一般约为HB176~255,但是铸件表面往往有带型砂的硬皮和氧化层,这层表皮硬度很高。另外,毛坯边缘有时可能出现白口铸铁,这时硬度极高,约为HB600,加剧钻头磨损。

7 n5 S2 Q3 e8 b

    (2)强度低(指抗拉、抗弯强度),而抗压强度和耐磨性则较高。因此,整个来说,钻削力不大(相对于钢而言)。而且,在切削负荷中轴向抗力是主要的,扭矩抗力占的比例不大,例如用直径27毫米的普通麻花钻,钻合金结构钢(40Cr)和铸铁(HT15-33)来比较,钻铸铁比钻合金结构钢的轴向力只减小35%,而扭矩则减小57%,如表5-4。其他脆性材料有类似的趋向。

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    (3)脆性大,塑性变形小,切屑是崩碎的,夹杂有粉末。碎末状的切屑,带来一些问题,第一,当钻深孔时,比较难排出;第二,切屑碎末如同研磨剂一样,夹在钻头的后面、刃带与工件之间,产生剧烈的摩擦,使钻头磨损;第三,由于切屑是成小片崩碎的,钻削力和热量均集中在刃口上,且切屑与钻头前刀面的摩擦较小,与后刀面的摩擦是主要的。

" m! x) E; _3 H4 p- s' w

    这几个方面的因素就决定了钻头的磨损主要在后刀面和刃带上,实际情况也正是这样。

7 R% e) a) H: K- {! L2 }! [" i

    (4)铸铁的导热率较低,也促使切削热集中在切削刃口上。

3 z5 o6 n8 y( \. U0 s/ D

    (5)铸铁组织比较粗松,并含有石墨,减小了材料的塑性和强度,有利于切削。但铸铁中还含有碳化铁(显微硬度高达1000~2300)及其他很硬的杂质,则对刀具耐用度很有害。铸造中难免产生铸造缺陷,如气孔、砂眼、冷隔、白口等,常导致切削刃崩坏,或两刃负荷不同,使孔轴线偏斜。

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三、钻铸铁群钻的特点和使用

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    由表5-2可知,灰铸铁(如HT20-40)的可钻削性等级为3、4、4、3,即属于较易钻削一类。但就其四项指标而言,Ⅱ、Ⅲ项指标高,即塑性较低,切削崩碎,导热慢,热量集中在刃口。因此,基本对策是:

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    (1)应使钻头尽快地通过工件,尽量缩短切削刃与工件的接触路程,减少钻头切削刃与工件摩擦的机会。所谓快速通过工件,就是要求钻头每分钟进给量尽量大一些,即转速(n)与进给量(f)的乘积(nf毫米/分)要大。另一方面,当钻头每分钟钻入的深度相同,亦即每分钟进给行程(nf)一定时,由于切削刃是沿螺旋线前进,若转得慢(n小),进给得快(f大),即螺线的螺距大一些,则切削刃走过的总路程要短,切削刃受到的摩擦机会就减少了。因此,应尽可能加大进给量,然后适当地选择转速。

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    (2)要加大进给量,则钻削抗力增大,因此应使钻头尽量锋利。由于钻铸铁轴向抗力是主要的部分,而轴向抗力又多集中在横刃上,所以,合理地修磨钻头横刃,减小轴向抗力是主要的。如果把横刃完全切除,则轴向抗力可显著降低,但这样带来两个问题:第一,定心不好,通常要用钻模来定位;第二,钻硬的铸铁时,尤其是稍遇到有铸造黑皮和白口时,钻头容易崩刃。因此不宜将横刃完全磨掉,应保留一定的钻心尖,但比钻钢的群钻横刃修磨得更窄、更锋利一些,内刃前角γτ0也可大些。

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    (3)为了保护钻心尖,磨出月牙圆弧槽使钻心尖低下来,切入工件后三尖很快同时切削,钻心尖不易崩坏和磨损,也便于找正。横刃虽然修得更窄了,但钻尖高可和钻钢的基本型相近。

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    (4)采用双重锋角。由于钻头的外缘切削速度高,即相对摩擦运动速度高,因此该部分产生钻削热多,加上铸铁导热慢,所以热量都集中在钻头外缘刃尖处,致使它磨损最快。通常,磨出倒角,即形成双重锋角(2ψ1),使转角处变宽,改善钻头散热条件,从而提高了耐用度。经多次试验,表明双重锋角可以提高耐用度2~4倍,如表5-5。但由于磨出双重锋角,加长了切削刃,使钻削扭矩稍有增加。但是,钻铸铁群钻的轴向力降低很多,扭矩增加不多,因此总的切削负荷还是不大的。

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    (5)适当加大后角。一般比钻钢的大3。左右,减少钻头后刀面与工件间的摩擦。根据试验结果,外刃后角αfc为13~18。时,钻头的耐用度较高。

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    (6)合理使用切削液。有些人在钻铸铁工件时,不愿意用切削液。这里可能有一些客观因素,如工件很大,切削液不易清理;碎屑中含有石墨使水很快变得又黑又脏等。但对于批量大的钻孔工序,最好还是采用切削液,这样可以大大提高钻头耐用度,改善钻孔质量,而且避免灰尘飞扬。但要特别注意,切削液应自始至终连续加入,而且流量要适当,否则少量和断续的水流入孔内,容易引起孔壁局部硬化,和把碎屑调和成研磨膏一样,加剧钻头磨损。

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    (7)当发现“扎刀”现象,需适当采取措施节。

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    (8)用群钻钻铸铁时选择的切削用量,可参见表5-6。

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发表于 2012-2-18 09:51:31 | 显示全部楼层
这个是什么的啊,完全看不懂的啊。
发表于 2012-7-4 11:08:52 | 显示全部楼层
做过钳工或常加工铸铁的人或钻床操作者是有帮助的。可以参考一下这些参数。
发表于 2013-4-26 18:55:01 | 显示全部楼层
好文章,支持
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