在深孔加工中,錯齒內(nèi)排屑深孔鉆由于具有分屑效果好,排屑順暢、加工效率高以及加工
精度較高等特點(diǎn),因此得到了廣泛的應(yīng)用。但普通的錯齒內(nèi)排屑深孔鉆也存在著一些不足之處,針對這些問題,我們設(shè)計(jì)了一種新型的錯齒內(nèi)排屑深孔鉆,經(jīng)過實(shí)際使用及切削性能試驗(yàn),證明該深孔鉆具有良好的切削性能及應(yīng)用效果。
S1Nwm?z R|&Rq(ow" 普通錯齒內(nèi)排屑深孔鉆存在的問題
[K=M;$iQ 26&$vgO~: 普通的錯齒內(nèi)排屑深孔鉆,根據(jù)鉆頭直徑大小,可分為3刀齒或5刀齒結(jié)構(gòu),各刀齒分別為外齒、內(nèi)齒和中間齒,由于中間齒與中心齒和外齒不在同一錐面上,而是要高出它們錐面一個H值(軸向上),因此可取得比較好的分屑效果,同時(shí)各刀齒還可根據(jù)各自不同的切削狀態(tài)選用不同的刀片材料。但普通錯齒內(nèi)排屑深孔鉆在刀齒結(jié)構(gòu)及幾何
參數(shù)上也存在著一些不足,主要表現(xiàn)在:
!pqfx93R* D\ ;(BB 1.鋒角2F較小,鉆尖較高,外齒到導(dǎo)向塊之間的滯后量較大,入鉆和出鉆的時(shí)間較長,容易造成入鉆過程中的斷齒和崩刃現(xiàn)象,鉆頭耐用度較低,鉆孔質(zhì)量也較差。2,因鋒角較小,各刀齒在鉆頭錐面上沿半徑依次排列時(shí),刀齒間的軸向高度差相對較大。故在入鉆、出鉆階段,中心齒要單獨(dú)承受較大的軸向力和徑向力,使切削振動較大,定心效果差,易產(chǎn)生崩刃。3,中間齒、外齒的刀尖角較小,尖角突出,強(qiáng)度降低,一旦尖角出現(xiàn)磨損,齒間的搭接量就遭到破壞,容易造成崩齒及扭鉆事故。4,內(nèi)刃偏角t2較小,鉆削時(shí)孔底反錐高度較低,定心作用減弱,容易引發(fā)切削振動。5,在鉆削過程中,鉆頭上作用的徑向合力應(yīng)始終指向兩導(dǎo)向塊之間,以保證鉆頭處于穩(wěn)定切削狀態(tài)。但由于鉆頭直徑及刀片尺寸限制,有時(shí)所設(shè)計(jì)的鉆頭,其壓向?qū)驂K的徑向合力較小,而當(dāng)?shù)镀p或遇上材料硬質(zhì)點(diǎn)時(shí),徑向合力瞬時(shí)會指向相反方向,這樣就會失去鉆削平衡而產(chǎn)生振動,從而引起鉆孔偏斜及螺旋溝問題,影響了鉆孔質(zhì)量。
vo]!IY u3B[1Ae:K 新型錯齒內(nèi)排屑深孔鉆的結(jié)構(gòu)及刃形特點(diǎn)
6`
8H k; s
IE2a0+ 針對普通錯齒內(nèi)排屑深孔鉆所存在的問題,我們在普通錯齒內(nèi)排屑深孔鉆的基礎(chǔ)上,對鉆頭結(jié)構(gòu)及刃形進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),設(shè)計(jì)了一種新型的錯齒內(nèi)排屑深孔鉆(又稱多尖齒內(nèi)排屑深孔鉆),其頭部結(jié)構(gòu)及刃形如圖1所示,其結(jié)構(gòu)及刃形上的主要特點(diǎn)如下:
!'jZ
!NFO LrGLIt` 1.增大了鉆頭鋒角,以進(jìn)一步降低各刀齒之間的軸向高度差,縮短入鉆、出鉆時(shí)間,減少不穩(wěn)定鉆削時(shí)間,以提高鉆頭的耐用度。2,將軸線右側(cè)的中間齒刃磨成尖齒形,使加工出的孔底形成定心環(huán)形凹槽,并增大內(nèi)刃斜角t2,以使鉆削時(shí)孔底形成較高的定心反錐(見圖2),雙重定心和穩(wěn)定鉆削。3,除外齒與外緣一側(cè)為尖角外,其余刀齒都進(jìn)行了倒角,同時(shí)帶有6°~12°的側(cè)后角,消除了尖角,增大了刀齒的散熱體積,同時(shí)也增強(qiáng)了刀齒強(qiáng)度,不易崩刃,有利于提高鉆頭的耐用度。4,增大了鉆尖偏心量e,并在中心齒的內(nèi)刃上磨出兩條折線形內(nèi)刃,即內(nèi)刃由&條斜度不同的折線刃組成,這樣就有效地降低了鉆頭高度Dh,縮短了入鉆、出鉆的時(shí)間,從而使得入鉆時(shí)能很快地進(jìn)入穩(wěn)定鉆削階段,而且中心齒和中間齒幾乎同時(shí)切入工件,可以改善刀齒的受力狀態(tài),減小切削振動。而出鉆時(shí),由于出鉆時(shí)間短,切削帽減薄,各刀齒上切削力幾乎同時(shí)消失,有利于減振及提高鉆削穩(wěn)定性。5,根據(jù)各刀齒不同的切削負(fù)荷及切削狀態(tài),中心齒所受到的軸向力較大,擠壓、摩擦嚴(yán)重,切削條件惡劣,可選用抗彎強(qiáng)度高、抗沖擊性好的YG類刀片,而外齒和中間齒由于切削速度較中心齒高,故應(yīng)選用紅硬性好、耐磨性高的刀片材料,如YT798、YW1等。6,在刀體后端增設(shè)減振塊,以保護(hù)刀齒和提高加工孔的形狀精度;當(dāng)?shù)洱X磨損或有崩刃造成鉆削振動時(shí),它可以起到減振、消振的作用。7,減小導(dǎo)向塊與刀體之間的高度,提高導(dǎo)向塊的抗彎強(qiáng)度。同時(shí),為了增大冷卻流液面積,在刀體上銑有矩形或半圓形輸液槽,從而可使流液面積增大20%~30%,增大冷卻液流量,以增強(qiáng)鉆削過程中的冷卻潤滑效果。
ye-EJDZN A%[BCY_ 新型錯齒內(nèi)排屑深孔鉆的切削性能試驗(yàn)
5vmc'Om e}u68|\EC 為了驗(yàn)證新型錯齒內(nèi)排屑深孔鉆的切削性能,首先進(jìn)行了與普通型錯齒深孔鉆的切削力對比試驗(yàn),以分析2種鉆頭的切削力大小及切削平穩(wěn)性;其次進(jìn)行了批量零件的鉆削試驗(yàn),以測試新型鉆頭的耐用度、加工質(zhì)量以及加工效率。
cOq'MDr hn-!W;j 1.2種鉆頭切削力的對比試驗(yàn)
<0w"$.K#3 +}.~" 采用C630車床改裝的深孔鉆
鏜床,工件材料為40Cr合金鋼,硬度HRC28~32,鉆頭直徑為F58.4mm。采用鉆桿上粘貼
電阻應(yīng)變片并連接測量儀器的方法測量切削過程中的軸向力及扭矩的變化。從鉆削試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明:隨著進(jìn)給量f的增大,2種鉆頭的軸向力和扭矩相應(yīng)增大,但新型深孔鉆比普通型深孔鉆軸向力平均降低21%,扭矩平均降低14.7%。而且,隨著進(jìn)給量增加,新型深孔鉆切削力增加較為緩慢,如當(dāng)f=0.03mm/r時(shí),新型深孔鉆比普通型的深孔鉆的軸向力僅減小25%、扭矩減小24%;而當(dāng)f=0.25mm/r時(shí),軸向力和扭矩分別減小了20.7%和22.7%。由此可以看出,新型深孔鉆在大進(jìn)給量的切削過程中,切削更輕快平穩(wěn)。
1z6$>{FUR I0qSx{K 另外,從記錄下的軸向力瞬時(shí)變化圖中也可看出,在較大進(jìn)給量(f=0.25mm/r)下,新型深孔鉆切削力波動的峰、谷值僅相當(dāng)于普通型深孔鉆的1/3,說明新型深孔鉆鉆削平穩(wěn)。這同新型深孔鉆鉆削時(shí)能產(chǎn)生定心環(huán)形凹槽和定心反錐起到雙重定心和穩(wěn)定鉆削作用是一致的。
sMn)[k
vX ]VCVV!G_=n 2.鉆削振動、耐用度及加工質(zhì)量的對比試驗(yàn)
2d#