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硬質(zhì)合金鉆頭修磨與涂層技術(shù)的應(yīng)用探索

發(fā)布時(shí)間：

2021-05-19

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一、項(xiàng)目背景簡述
    橋箱齒輪車間被動(dòng)錐齒輪盤孔原采用搖臂鉆床，使用普通高速鋼鉆頭進(jìn)行加工。隨著公司生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，原有加工方式已不能滿足生產(chǎn)節(jié)拍，為此，車間內(nèi)引進(jìn)了先進(jìn)的數(shù)控加工中心。數(shù)控機(jī)床具有加工效率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)，特別適合大批量生產(chǎn)。
    目前車間內(nèi)所加工的產(chǎn)品為HOWO被動(dòng)錐齒輪，具有16個(gè)φ17的通孔，其材料為SAE8822H。該產(chǎn)品原材料硬度在HB165-190，由于含有一定成分的Ni元素，造成粘性較大。針對該工件的特性，選取合適的鉆頭，優(yōu)化切削參數(shù)，提高加工效率成為當(dāng)務(wù)之急。
    二、鉆頭材料的選取
    根據(jù)該材料的加工特性，要求鉆頭具有以下特點(diǎn)：
    1.足夠的硬度。鉆頭的硬度必須大于被加工工件的硬度。
    2.足夠的強(qiáng)度和韌性。由于鉆頭在加工工件時(shí)承受著很大的扭轉(zhuǎn)力和軸向力，因此必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性。
    3.足夠的耐磨性。由于被加工材料韌性好，要求切削時(shí)刀刃要足夠鋒利，因此刀具材料必須具有足夠的抗磨損能力，這樣才能減少加工硬化。
    4.刀具材料與工件親和力要差。由于該工件化學(xué)特性要高，因此要求刀具材料和鈦合金親和力要差，以免行程擴(kuò)散而造成粘刀、斷鉆現(xiàn)象。
    目前，適用于做刀具的材料種類極其繁多，包括工具鋼、硬質(zhì)合金、超硬材料等。
    起初，嘗試采用普通高速鋼鉆頭進(jìn)行涂層進(jìn)行試驗(yàn)，普通高速鋼鉆頭價(jià)格低廉，當(dāng)采用涂層技術(shù)后，可以明顯降低刀具與工件的摩擦系數(shù)，提高刀具壽命。但是由于機(jī)床轉(zhuǎn)速較高，所使用鉆頭強(qiáng)度不夠，加工過程中造成鉆頭折斷，效果并不理想。
    硬質(zhì)合金是最新發(fā)展起來的一種刀具材料，適用于大多數(shù)材料的粗精加工，包括鋼、鑄鐵、特殊材料和塑料。為此，決定采用整體硬質(zhì)合金鉆頭。
    三、鉆頭修磨各參數(shù)的確定
    1.麻花鉆的主要輔助平面
    (1)基面：如果不考慮輔助運(yùn)動(dòng)，麻花鉆頭主切削刃上任意點(diǎn)的基面，是通過該點(diǎn)而又包含鉆頭中心線的平面。由于麻花鉆的架構(gòu)特點(diǎn)，鉆頭主切削刃上各點(diǎn)的基面是變化的。
    (2)切削平面：主切削刃上任意點(diǎn)的切削平面，是包含該點(diǎn)切削速度方向而又切于該點(diǎn)加工表面的平面。切削平面和基面垂直，且主切削刃上各點(diǎn)的切削平面均不相同。
    (3)中剖面：通過鉆頭的中心線并與兩個(gè)主切削刃平行的平面稱為中剖面，中剖面只有一個(gè)。
    (4)柱剖面：主切削刃上任意點(diǎn)的柱剖面是通過該點(diǎn)并以鉆頭中心線為中心線而做的圓柱面，主切削刃上不同的柱剖面是不同半徑的圓柱面。
    2.麻花鉆鉆頭的主要幾何參數(shù)的選取
    (1)鉆頭頂角的選擇。
    頂角是兩主切削刃在中剖面上投影的夾角。標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆鉆頭的頂角為118°。鉆頭頂角較小時(shí)、切削刃長，切下的切屑寬，因而鉆頭扭矩較大，軸向抗力也大。同時(shí)切屑卷成螺旋狀程度大，切屑所占的空間也大，排屑不順暢，影響冷卻。
    鉆頭頂角決定切屑寬度和鉆頭前角的大小。當(dāng)鉆頭直徑和進(jìn)給量一定時(shí)，增大頂角，則鐵屑變窄，單位切削刃上的負(fù)荷減輕。同時(shí)，鉆頭外圓處的刀尖角減小，減少了刀尖角的磨損速度，同時(shí)有利于散熱，耐用度也得到提高。頂角對前角有很大影響，相應(yīng)增加頂角有利于改善鉆心處的切削條件。頂角影響切屑流出的方向。頂角較大，切屑卷曲成螺旋的程度較小，且比較平直，容易排出，即提高了排屑性能。
    根據(jù)相關(guān)刀具設(shè)計(jì)資料，結(jié)合所加工產(chǎn)品硬度不高，但粘性較大的特點(diǎn)，選取該鉆頭頂角為140°。
    (2)鉆頭切削刃前角和后角的選擇。