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日本住友电工制造出可换钻尖式钻头

日本住友钻头

日本住友电工制造出可换钻尖式钻头

在有些零件上钻削交叉孔并非难事,这些零件的结构通常比较简单(如铝制阀体),孔也不太深,且容易对中,而且客户也可以容忍在两孔相交处有一些小毛刺。

在已完成交叉孔钻削的歧管缸体上加工孔口

但对于另一些零件,如材质为P-2工具钢、用于制造复杂医疗器件的注塑模具,在其上钻削密集的高精度交叉孔却远非易事,即便是经验丰富的机械师,对此也深感头痛。

即使是钻削简单的交叉孔,也存在不少挑战,包括刀具磨损快、排屑不畅、难以去除毛刺,以及可能会导致最结实的钻头折断的刀具挠曲变形。但是,也有一些解决方法,可以使钻削交叉孔的任务变得更轻松。

住友电工硬质合金公司的应用工程师Dan Habben认为,钻削交叉孔始终是一个难题。

他笑道,“或许我能提供的最好建议是:不要钻削交叉孔!”他正与汽车零部件供应商合作,探寻在各种柴油发动机零件(从变速箱体到液压阀)上钻削交叉孔的最佳方式。“我们的客户需要切削大量铝合金和灰铸铁压铸件,毛刺是我们遇到的主要问题之一,加工铝合金压铸件时尤其如此。在液压系统中,孔的洁净度至关重要。残留在工件上的任何切屑或毛刺都可能会进入液压系统,并损坏液压阀或液压泵。”

一种可能的解决方法是对钻头进行有效的刃口制备,并适当调整进给率和切削速度。Habben说,“在这种情况下,我们通常建议对钻头进行修整,即在钻头外缘刃带上磨出45°的倒棱,并辅以轻度的刃口制备,比如说,在切削刃上制备出小的T形棱带,或进行大约0.08-0.10mm的钝化处理。钻削交叉孔时,使用锋利的刀具尤其重要。”

但Habben表示,这只是优化交叉孔钻削的一部分。“当钻尖钻通交叉孔时,应当遵循一项经验法则:将进给率降低大约50%。这有助于减少毛刺数量,同时还能减小钻头的挠曲变形,当前后孔相互偏心时尤其如此。”

此外,还必须考虑钻削加工顺序。Habben说,“很多阀体都是先用孔口刀具加工阀座,然后再钻削液压系统的小交叉孔,而这些孔通常容易偏心。在这种情况下,正确规划加工顺序至关重要。例如,你应该首先钻削液压系统的小直径孔,然后再用孔口刀具加工阀座,因为直径较大的孔口刀具通常长度较短,可以更好地控制挠曲变形。”

住友电工的Habben也认为刀片式钻头不适合用于交叉孔钻削,建议采用整体硬质合金钻头和可换钻尖式钻头。他说,“刀片式钻头在交叉孔钻削中表现不佳,因为它们只有一个有效切削刃,且容易挠曲变形。对于直径小于12.7mm的交叉孔,整体硬质合金钻头是唯一的选择。”但他也指出,对于直径较大的交叉孔,需要考虑刀具成本问题。

可换钻尖式钻头的成本仅为整体硬质合金钻头的一半左右,而且加工精度也不错。“许多交叉孔都是深孔,孔深可能会达到孔径的12-20倍。当孔径尺寸范围在3.2-25.4mm或更大时,这样长的整体硬质合金钻头可能相当昂贵,大直径钻头尤其如此,每支钻头可能要花费500-800美元。”

Habben介绍说,可换钻尖式钻头的几何形状与整体硬质合金钻头基本相同,它有两个一体化设计的有效切削刃。钻尖头用螺钉固定在钻柄的锯齿状接合部上。这种连接方式具有很高的定位精度和传动强度。

由于钻削交叉孔时可能会产生大量切削热,因此采用先进的刀具涂层和大量冷却液也有助于优化加工。Habben说,“涂层大有裨益,因为在交叉孔钻削中,许多时候需要降低进给率,这意味着成屑性能不佳。”他指出,住友电工提供了一种厚度仅有几微米的TiAlCr涂层。这种涂层采用纳米涂层技术制备,这意味着涂层非常薄、非常光滑,虽然其成本大大低于金刚石涂层,但提供的刀具寿命却与金刚石涂层不相上下。”

Habben认为,排屑至关重要。“为了冲走切屑,应使用压力大于600 psi(磅/英寸2)的高压冷却液。当你钻削直径较大(如9.5mm以上)的交叉孔时,必须使用能增大冷却液流量的冷却泵。钻削直径12.7mm的孔时,冷却液流量应达到5-10gpm(加仑/每分钟);钻削直径更大的孔时,冷却液流量则需达到15-20gpm。这样才能为你提供可弥补钻通交叉孔时冷却液损失所需的流量。”

Habben最后指出,机械师往往会忽略一件事——钻头的径跳误差(TIR)应小于0.025mm,最好能优于0.013mm。减小径跳误差是提高刀具寿命和钻孔精度的一个关键要素。对于许多加工车间来说,听起来这似乎是一种苛求,但Habben认为,使用高品质的液压刀具夹头或热装刀具夹头,可以很容易地实现这一目标。