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在機(jī)械製造中,小孔的鑽削加工比較普遍,特別是鍾表(biǎo)零件、柴油機零(líng)件、電子零件等產品的小孔加工更為突出。由於小直徑鑽頭的直徑小、強(qiáng)度低、剛性差,容易折(shé)斷,再加上操作者使(shǐ)用不盡合理,導致小孔的加工精度難(nán)以(yǐ)_,因此小孔(kǒng)的鑽削加工難度大。本文結合實際生產經驗簡略介(jiè)紹小直徑鑽頭在設計和(hé)使用過程中(zhōng)應注意的一些問(wèn)題,以_小孔(kǒng)加工的尺寸精度和小直徑鑽頭的合理使用。
1小直徑鑽頭的結構設計
通常所說的小直徑鑽頭一般是指f1~3mm的鑽頭,小直徑鑽頭(tóu)的結構(gòu)形狀與標準大直徑鑽頭一樣(yàng),均由鑽芯直徑d0、螺(luó)旋角b、鋒角2f等組成,但柄部形式和各結構參數有所不同。
由於小直(zhí)徑鑽頭直徑比較小,強(qiáng)度低、剛性差,因此在設計時應充分考慮這些(xiē)因素,以便采取適當的措施。
材料的選(xuǎn)擇
小直徑鑽(zuàn)頭的材料(liào)一般都選用W6Mo5Cr4V2高速鋼。這主要是因為W6Mo5Cr4V2高速(sù)鋼的碳(tàn)化物細小,分布均勻,抗彎曲強度比W18Cr4V高出10%~15%,韌性高出50%~60%,機械性能好。
盡量增大(dà)鑽芯的直徑d0
小直徑鑽頭的強度、剛性在很大程度(dù)上取決於鑽芯的(de)直徑、螺旋溝槽與(yǔ)鑽背(bèi)寬度的比值(zhí)。通常標(biāo)準鑽頭的鑽芯直徑d0應是鑽頭直徑d的0.125~0.15倍。容屑槽寬度q與鑽背寬度p的(de)比值一般是(shì)(1~1.3):1,但是對於小直徑鑽頭來說,應按以下數據來選定
d0=0.3dq:p=0.5:1
若容屑槽寬度(dù)為0.5mm,鑽背寬度_應該是1mm。按上述原則選取d0、q、p時,可以使(shǐ)小直徑鑽頭斷麵積增加30%左右,彎(wān)曲強度、扭轉剛度相應地將提高2倍(bèi)左右。此時鑽芯不做成正錐度,以免(miǎn)減少容(róng)屑槽截麵積,妨礙排(pái)屑。增大鑽芯直徑(jìng)後,會相應減少切削刃寬度,增加橫刃長度,造成鑽孔的軸向力也相應地(dì)增大,為了減小軸(zhóu)向力,可(kě)適當地磨小橫刃,以提高鑽孔的效率。
采用較小的螺旋角b
大直徑標準鑽頭的螺旋角(jiǎo)一般在25°~32°內變(biàn)化。通常增大螺旋角,能獲得較大的前角(jiǎo),使切削輕快,容易排屑,切削變(biàn)形所需要的能(néng)量_小,相應地降低了切削溫度。但是對(duì)於(yú)小直(zhí)徑鑽頭來說(shuō),增大螺旋角會減小端截麵的麵積,影響鑽頭強度,容易(yì)引(yǐn)起鑽(zuàn)頭振動和崩刃現象,另一方麵,當螺旋角較小(xiǎo)時,有利於切屑的排除,因(yīn)而小直徑(jìng)鑽(zuàn)頭的螺旋角b一般取10°~15°比較(jiào)合適。
鋒角2f的確定
鋒角2f又稱為頂角,它與切削厚度有如下關係
ac=(f/2)sin(2f/2)=(f/2)sinf
式中ac——切削厚度(mm)f——每轉進(jìn)給量(mm/r)
由上式可知,當鋒角2f增大時,切(qiē)削厚(hòu)度和單位長度上切削刃(rèn)的負載(zǎi)也隨之增大(dà)。此(cǐ)外,小鋒角的鑽頭在鑽削時(shí),定心準確,跳(tiào)動偏擺小,可以提高孔的加工精度,一般選取2f=90°~105°。
2小直徑鑽頭在使用過(guò)程中存在的問題
小直徑鑽頭在使用過(guò)程中還存在著(zhe)許多問(wèn)題(tí),隻有(yǒu)弄清小直徑鑽(zuàn)頭在鑽(zuàn)小孔時容(róng)易出現(xiàn)的(de)問題,才能有的放矢地(dì)采取必要措施(shī),以(yǐ)_鑽孔的順利(lì)進行。
1)鑽頭直(zhí)徑小、強度(dù)不夠,小直徑鑽頭的螺(luó)旋角(jiǎo)又比較小,不易排(pái)屑,所以小直徑鑽頭在使用(yòng)過程中(zhōng)容易折斷。
2)鑽小孔的切削速度高,鑽頭產生的切削溫度高(gāo)又不易(yì)散熱,特別是鑽頭和工件的接觸部位溫度_,加(jiā)劇了鑽頭的磨損。
3)鑽(zuàn)孔(kǒng)過程中,一般多用手動進(jìn)給,進給力不(bú)容易掌握均勻,往往稍不注意_會使(shǐ)鑽頭損壞。
4)由於小直徑(jìng)鑽頭的剛(gāng)性較差,容易損壞彎曲,致(zhì)使鑽孔產生(shēng)傾斜。
3小直徑(jìng)鑽頭的使用方法和注意事項
小直徑(jìng)鑽(zuàn)頭在使用過(guò)程(chéng)中,由於存在(zài)上(shàng)述問題,同(tóng)時受(shòu)工件(jiàn)材質、質量要求、鑽孔部位等不同情況的限製,所采取的技術措施(shī)相應地也要改變。
1)由於小直徑鑽頭(tóu)的強度(dù)低、剛性差,容易折斷,所以開始鑽進時,進(jìn)給力要輕,防止鑽頭彎曲和滑移,以_鑽孔始切的正確位置。進給時(shí)注意手(shǒu)勁和感覺,當鑽頭彈跳時,讓它有一個緩衝範圍(wéi),以防止鑽頭折斷,有時隻要(yào)很小的進給力。進給力太小時,手動進刀不易感覺出來,這時可在進刀機構上裝一個小重陀,靠其重量達到進給目的。
2)在鑽(zuàn)削過程中,需注意頻繁退鑽,及時提起鑽頭(tóu)。因為小直徑鑽頭工作時,排屑槽狹窄,排屑不(bú)流暢,所以應及(jí)時地進行退鑽排屑,退鑽的(de)次數與孔的深度成正比,同時還可借此(cǐ)機會輸入(rù)冷卻液,或在空氣中冷卻。
3)選用精度(dù)較高的鑽床,小直徑鑽頭所用的鑽(zuàn)床(chuáng)要求主軸的靈敏度和(hé)旋轉精度高,振動小、剛性好,主軸跳動應小於0.005mm,鑽頭用專用(yòng)的小(xiǎo)卡簧裝(zhuāng)夾,而不采(cǎi)用鑽夾頭或三(sān)爪卡盤直接(jiē)裝夾(jiá)鑽頭。采用卡簧裝夾可以使定位準確可靠(kào),受力均(jun1)勻並能(néng)抵消一部分偏擺(bǎi)誤差,提高鑽頭的旋轉精度,但絕不(bú)可用砂布、紙片加粗鑽頭柄進行裝夾。
4)由於小直徑鑽頭(tóu)的有效長(zhǎng)度比較短,在鑽通孔時,當鑽孔(kǒng)深度_鑽頭的有效長度,如果工件允許,可以(yǐ)采用兩邊鑽孔的方法。
5)小(xiǎo)直(zhí)徑鑽頭在鑽削小孔(kǒng)時要求鑽(zuàn)床的轉速要高,由於一般鑽床的精度低,當轉速太快時,容易產生振動,對鑽孔不利。但是通常小直徑鑽頭速度又不能太低,為了使鑽(zuàn)削小孔時鑽頭平穩,減少振動,應選用高速(sù)(特別是硬質合金小直徑鑽頭所要求速度_),一般都在v=7~10m/min。
6)小直徑鑽頭在鑽削(xuē)時,由於排屑(xiè)不暢,鑽頭和溫度升高較快,為了降低切削溫度,減小切屑、工件和刀具接觸麵之間(jiān)摩擦係數,達到提高小直徑鑽頭壽命的目的,_進行充分的(de)冷卻,一般用透明防鏽水作為冷卻液_。另外(wài)也可以在鑽頭的溝槽塗上一層二硫(liú)化鉬,或(huò)用粘度低的機械油或植物油進行潤滑,可得到較好的使(shǐ)用效果。
7)為(wéi)了獲(huò)得滿意的鑽削效果,小直徑鑽頭應進行(háng)良好的(de)刃磨,修(xiū)磨鋒角2f時,需要(yào)_左右兩切削刃對稱,且兩切削刃上的後角要相等(děng)。由於小直徑鑽頭增加了(le)鑽芯直徑,從而導致了軸向力增大,為了克服(fú)這些缺點,應認真地修磨橫刃,修磨後橫刃為(wéi)直徑的10%為宜。在實際鑽孔過程中(zhōng),根據不同的加工材(cái)料,可以把橫刃修磨(mó)得(dé)更小。但是_要注意鑽芯中心左右對稱,如果兩條主切削刃和橫刃不對稱,在鑽削時,載荷_會加在一個切削刃上,從而使小直(zhí)徑鑽頭產生徑向擺動,導致小直徑鑽頭在鑽削加工中損壞。

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