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在機械製造中,小孔的(de)鑽削加工比較普遍,特別是鍾(zhōng)表零(líng)件、柴油機零件、電子零件等產品(pǐn)的小(xiǎo)孔(kǒng)加(jiā)工更為突出。由於小直徑鑽頭的直徑小、強(qiáng)度低、剛(gāng)性差,容易折斷,再加上操作者使用不盡合(hé)理,導致小孔的加工精度(dù)難以(yǐ)_,因(yīn)此小孔的鑽削加工難度(dù)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使用過程中應注意的一些問題,以_小孔加工的尺寸精度和小直徑鑽頭的合理使用。
1小直(zhí)徑鑽頭的結構設計
通常所說的小直徑鑽頭(tóu)一般是指f1~3mm的鑽頭,小直徑鑽頭的結構形狀與標準大直徑鑽頭一樣,均由鑽芯直徑d0、螺旋角b、鋒(fēng)角2f等組成,但(dàn)柄部形式和各(gè)結構參數有所不同(tóng)。
由於(yú)小直徑鑽頭直(zhí)徑比較小,強度低、剛性差,因此在設計時應充分考慮這些因素,以便采取適(shì)當的措施。
材料的選擇
小直徑(jìng)鑽頭的材料一般(bān)都選用W6Mo5Cr4V2高速鋼。這主要是因為W6Mo5Cr4V2高速鋼的碳化物細小,分布(bù)均勻(yún),抗彎曲強度比W18Cr4V高出10%~15%,韌性高出50%~60%,機械性能好。
盡量增大鑽芯的直徑d0
小直徑(jìng)鑽頭的強度、剛(gāng)性在很大程度上取(qǔ)決於鑽芯的直徑、螺旋溝槽與鑽(zuàn)背寬度(dù)的(de)比值。通常標準鑽頭的(de)鑽芯(xīn)直徑d0應是鑽頭直徑d的0.125~0.15倍。容屑槽寬度q與(yǔ)鑽背寬度p的比值一(yī)般是(1~1.3):1,但是對於小直(zhí)徑鑽頭來說,應按以(yǐ)下數據來選(xuǎn)定
d0=0.3dq:p=0.5:1
若容屑槽(cáo)寬度為0.5mm,鑽背寬度_應該是1mm。按上(shàng)述原則(zé)選取d0、q、p時(shí),可以使小直徑(jìng)鑽頭斷麵積增(zēng)加30%左右,彎曲強度、扭轉剛(gāng)度相應(yīng)地將提高2倍左右。此時鑽(zuàn)芯不(bú)做成正錐度,以免減少容屑槽截麵積,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(dù),造成鑽孔的軸(zhóu)向力也(yě)相應地增大,為了減小軸向(xiàng)力,可適(shì)當地磨小橫(héng)刃,以提高鑽孔的(de)效率。
采用較小的螺旋角b
大直徑標準(zhǔn)鑽頭的(de)螺旋角一般在25°~32°內變化。通常增(zēng)大螺旋(xuán)角,能獲得較大的前角,使切削輕快,容易排屑,切削變形所需要的能量_小,相應地降低了切削溫度。但是對於小直徑鑽頭(tóu)來說,增大螺旋角會減小端截麵的麵積,影響鑽頭強度(dù),容易引起鑽頭振動和崩刃現象,另一方麵,當螺旋角較小時,有(yǒu)利於切屑的排除,因而小直徑鑽頭的螺旋(xuán)角b一般取10°~15°比較合適。
鋒角2f的確定
鋒角2f又稱為頂角,它與切削厚度(dù)有如下關係
ac=(f/2)sin(2f/2)=(f/2)sinf
式中ac——切削厚度(mm)f——每轉進給量(mm/r)
由上式可知,當鋒角2f增大時,切削厚度和單(dān)位長度上切削刃的負(fù)載也(yě)隨之增大。此外,小鋒角的鑽頭在鑽削時,定心準確,跳動偏擺小,可(kě)以提高孔的加工精度,一般選(xuǎn)取2f=90°~105°。
2小直徑鑽頭在使用過程中存在的問題
小直徑鑽頭在使用過程中還存在著許(xǔ)多問題,隻有弄清小直徑鑽頭在鑽小孔時容易出現的(de)問題,才能有的放矢(shǐ)地采(cǎi)取必要措施,以(yǐ)_鑽孔的順利進行。
1)鑽頭直徑小、強度不夠,小直徑鑽頭的螺旋(xuán)角(jiǎo)又比較小,不易排屑,所以(yǐ)小直徑鑽(zuàn)頭在使用過程中容易折斷。
2)鑽小孔的切削速(sù)度高,鑽頭產生的切削溫度高又不易散熱,特別是(shì)鑽頭和(hé)工件(jiàn)的接觸部位溫度_,加劇了鑽頭的磨損。
3)鑽孔過程中,一般多用手動進給(gěi),進給(gěi)力不容(róng)易掌握均(jun1)勻,往往稍不注意_會使鑽頭損壞。
4)由於小直徑鑽頭的剛性較差,容易損壞彎(wān)曲,致使鑽孔產生傾斜(xié)。
3小直徑鑽頭的使用方(fāng)法和注意事項
小直徑鑽頭在使用過程中,由於存在上述問題,同時受工件材質、質量要求、鑽孔(kǒng)部位等不同情況的限製,所采取的技術措施(shī)相應地(dì)也要改變。
1)由於小直徑(jìng)鑽頭的強度低、剛性差,容(róng)易折(shé)斷(duàn),所以(yǐ)開始鑽(zuàn)進時(shí),進給力(lì)要輕,防止鑽頭彎曲和滑移,以_鑽孔始切的正確位置。進給時注意手勁和感覺,當鑽頭彈跳時,讓它有一個緩衝範圍,以防止鑽頭折斷,有時隻要很小的進給力。進(jìn)給力太小(xiǎo)時(shí),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)在鑽削過程中,需注意頻(pín)繁退鑽,及時提起鑽頭。因為小直徑鑽頭工作時,排屑槽狹窄(zhǎi),排屑不流暢(chàng),所以應及時地進行退鑽排屑,退鑽的次數(shù)與孔的深度成正比,同(tóng)時還可借此機會輸入(rù)冷卻液,或在空氣中冷卻。
3)選用精(jīng)度較高的鑽床(chuáng),小直徑鑽頭所用的鑽床(chuáng)要求主軸的靈敏度和旋轉精度高,振(zhèn)動小、剛性好,主軸跳動應小於0.005mm,鑽頭用專用的小卡簧裝(zhuāng)夾,而不采用鑽夾頭或三爪卡盤直接裝夾鑽頭。采用卡簧裝夾可以使定位準(zhǔn)確(què)可靠,受(shòu)力均勻(yún)並能抵消一(yī)部分偏擺誤差(chà),提高(gāo)鑽頭的旋轉精度,但絕不可(kě)用砂布、紙片加粗鑽頭(tóu)柄(bǐng)進行裝夾。
4)由於小直徑鑽頭的有效長度比較短,在鑽通孔時,當鑽(zuàn)孔深度_鑽頭的有效長度,如果工件允許,可以采用兩邊鑽(zuàn)孔的方法。
5)小直徑鑽頭在鑽削小孔時要求鑽床的轉速要高(gāo),由於一般鑽床的精度(dù)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,為了使鑽削小孔時鑽頭平穩,減少振動,應選用高速(特別是(shì)硬質合金小直徑鑽頭所要求速度_),一般都在v=7~10m/min。
6)小直徑鑽頭在鑽削時,由於排屑不暢,鑽頭(tóu)和溫(wēn)度升高較快,為了降(jiàng)低切削溫度,減小切屑、工件和刀具接觸(chù)麵之間摩擦係數,達到提高小直徑鑽頭(tóu)壽命的目的,_進行充分的冷卻,一般用透明防鏽水作為冷卻液_。另外也可以在鑽頭的溝槽塗(tú)上一層二硫化鉬,或用粘度低的機械油或植(zhí)物油進行潤滑,可得到較好的使用效果。
7)為了(le)獲得滿意的鑽削效(xiào)果,小直徑鑽頭(tóu)應進行良好的刃磨,修磨鋒角2f時(shí),需要_左右兩切削刃對稱,且兩切削刃上的(de)後角(jiǎo)要相等。由於小直徑鑽頭增加了鑽芯直徑,從而導致了軸向力增大,為(wéi)了克服這些缺點,應認真地修(xiū)磨橫刃,修磨後橫刃為(wéi)直徑的10%為宜。在實際鑽孔過程中,根據不(bú)同的加工材料,可以把橫刃修磨得更小。但是_要注意鑽芯中心左右(yòu)對稱,如果兩條主切削刃和橫刃不對稱,在鑽削(xuē)時(shí),載荷_會加(jiā)在一個切削刃上(shàng),從而使小直徑鑽(zuàn)頭(tóu)產生徑向擺動,導致小直徑鑽頭在鑽削加工(gōng)中(zhōng)損壞。
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