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基本型群钻在钻通用结构钢材料时,获得了良好的切削性能。但是加工材料日益多样化,各类材料的加工性千差万别,加工零件的结构形状、工艺条件也有着很大的变化。工件材料变了,孔的要求变了,促使钻型也必须跟着变,要有灵活性。要正确分析和估计客观情况,并采取有效的措施。本章将着重分析和总结各种情况下的钻孔经验和初步规律。
, _; n% I6 y- e( a0 ^第一节 钻孔中产生的问题4 x( [$ e( e( N. z" }" ~# }& z
钻孔中遇到的问题很多,下面从加工材料和工艺条件两个方面列举些实例,说明用普通麻花钻钻孔时所暴露出来的问题。
/ a+ |* ~! B: }3 `) [一、加工材料不同所产生的问题
& E+ P# W2 i- C5 G" ~ (1)钻强度大、硬度高的钢材时(如各种高强度合金钢、淬火钢等),负荷大,钻不动,勉强钻下去,钻头很快磨钝、烧坏。6 A& D: _8 k! D% l6 y7 Z) H
(2)钻高锰钢及奥氏体不锈钢时,产生严重的加工硬化现象,越钻越硬,钻头磨损很快,产生毛刺很严重。! @" `3 K& v' I" b6 Q
(3)在钻床上钻钢时(如低碳钢、不锈钢),切屑长而不断,象两条长蛇一样盘旋而出,缠绕在主轴上,乱甩伤人,很不安全,而且切削液加不进去。在自动机床上这一问题更为突出。% f5 [" U7 Z4 a) Z- V, {9 m
(4)钻铸铁时,切屑成碎末,像研磨剂一样,高速切削时常把钻头两外缘转角磨损掉。
6 A1 t0 \3 Y( W9 s(5)钻紫铜时孔形常不圆,钻软紫铜也不易断屑,有时钻头被咬在孔内。
6 Y a8 @& T; D; i& a% z' }) j(6)钻黄铜等材料经常产生“扎刀”现象,轻则把孔拉伤,重则使钻头扭断。
0 B t( x8 H2 ~3 P/ L(7)钻铝合金孔壁不光,切屑不易排出,尤其在钻深孔时切屑常挤死在钻沟里。! O" M6 f4 M2 G% j* S' C# [
(8)钻层压塑料(如夹布胶木、夹纸胶木、玻璃丝夹布胶木等),时常发生孔入口处有毛刺、中间分层、表面变色出黄边、出口处脱皮现象。
9 t7 K6 Z, p9 n$ X$ t/ b1 j6 u(9)钻有机玻璃时,孔不光亮,发暗(乌),本来是透明净亮的,钻完孔后,孔壁变成乳白色了,更严重时孔壁烧伤,和产生“银斑”状裂纹。8 M5 J# n4 m" {8 x
(10)钻橡皮时,孔收缩量很大,易成锥形、上大下小,孔壁毛糙。
2 a& O3 c2 g/ @二、工艺条件不同产生的问题6 r& i) G; A8 s8 M
(1)钻薄板孔,有时工件不便于压紧,人们多采用手扶,但当钻头刚要钻出工件时,手就扶不住工件了,发生抖动,很容易出工伤事故。另外,孔易产生多角形、毛刺和变形。1 j! m% A3 Z7 F3 x1 D7 N' Z
(2)钻深孔时,切屑难排出,常常要在中途多次退出钻头才能钻完一孔,人们称之为“啄木鸟式”的钻削方式;钻直径大的孔(如在钢上钻直径大于35毫米的孔),直接用普通麻花钻钻出就比较困难,负荷大,钻头和机床都承受不了,常发生“闷车”,此时要先钻出小孔,再用大钻头扩孔。如果,硬要一次钻出,进给量必定选得很小,这样生产效率就很低。8 M$ W4 M- [4 ^, y
(3)当工件上已有毛坯孔再扩孔时,由于加工余量不均匀,表面有硬皮,因此钻头常会歪斜,刃口也容易崩坏。* ^) v5 w- o- I: [8 s
(4)在倾斜表面或曲面上钻孔时,钻头往往定不住中心,发生偏斜,常不得不先将工件表面锪平,然后才能钻孔。& `, R: @" C7 R- N: [
(5)由于小量生产的需要,为了节省非标准尺寸的专用铰刀,希望用钻头钻出精孔。这也是我们常遇到的难题。
. r" T' N! Z$ |! t7 a6 ]' `(6)小量生产采用划线钻孔时,钻头不易找正,当孔窝划得浅时,孔偏不容易发现;划深时,看出孔偏再找正也就费劲了。1 ]8 G- e" p& Q. e. D+ E; W3 A
(7)用钻头进行扩孔,也容易产生“扎刀”;有时孔壁出现大螺旋沟,甚至用铰刀铰孔后也不能除掉。, O8 q2 s& X7 F/ l! D9 j" _* q
(8)用钻头锪倒角,容易发生抖动,出现多角形,或产生严重的毛刺。
' u) ?$ ~2 N" g& X e8 N* T, g第二节 工件材料的钻削加工性# v5 a1 D% j/ e
一、概 述
0 {4 G( j- w! m# U' ~& }5 u在钻头与工件的矛盾统一体中,一般来说,钻头是矛盾的主要方面,但也常常会发生转化。因此研究钻孔过程,既要研究刀具一方,又要研究矛盾的另一方――工件材料。在这里,着重需要研究的是工件材料的钻削加工性。
( j7 P% f, j0 L) s工件材料的钻削加工性(或称可钻削性)是指材料由毛坯通过钻削过程,得到所要求孔形难易程度的工艺特性。' b# S4 J( G/ K- u% Y
显然,钻削加工性是一个综合性指标。这是由于钻孔中的各种问题:生产效率、切削力、耐用度、加工质量等交织综合在一起,切屑变形与摩擦运动决定着钻削力和切削热;钻削热影响着钻削温度和冷硬层;而积屑瘤与钻削温度密切相关;积屑瘤、振动和切屑的挤刮则限制着表面光洁度的提高;孔要求越精越光,则又限制着钻头耐用度和生产效率的提高,……。还应指出,由于各种材料在钻孔中的具体要求不同,其钻削加工性的指标也不同。
, m* U& j9 F2 C h3 M: k8 T$ h影响材料钻削加工性的因素很多,有物理一力学性能、化学成分、材料制造和热处理方法等。化学成分和材料制造状态如金相组织是决定物理一力学性能的根据,然而直接起作用的却还是物理一力学性能,它包括强度(或硬度)、塑性(或韧性)、导热率和线膨胀系数以及弹性系数等,这些因素直接影响到钻孔效率的高低。: ]5 N$ L! p( s4 ~1 b2 L
二、钻削加工性分级指标
& U$ t! |" X2 I" ]3 k% o材料的钻削加工性,可以采用一种分级的方法进行粗略地判定。即按主要物理一力学性能指标的大小,分成11级,如表5―1。表中针对钻孔(特别是用高速钢麻花钻钻孔)的特殊性,选定材料的硬度HB(或强度σb)、伸长率σ(或冲击值αk)、导热系数九和弹性系数四(或线膨胀系数Ⅸ)作为评定钻削加工性的指标。. ?3 ?8 Q7 z- G: ~
当材料类型一定(如钢、铸铁或铜合金)时,硬度愈高,则强度愈大,有一定对应关系,不论是硬度高还是强度大,都能使切削负荷大,因此,可用硬度或强度极限或两者中的高等级作为评定指标之一。另外需要指出,用硬质合金车刀加工σb=100公斤力/毫米2的钢材属于较易切削的等级,而当改用高速钢麻花钻钻时则应属于较难钻削的等级了。同样,当材料类型一定时,其塑性伸长率σ和韧性(冲击值αk)相互间也有一定关系。通常,伸长率σ大时,冲击值αk也高。两者在物理意义上虽有不同:塑性表征材料所能允许的塑性变形程度;韧性则表示材料所能承受的冲击能量(如切削功率),但它们都相近似地影响到钻削过程。σ或αk值愈大,则切屑愈难折断,切削负荷(钻削力和钻削功率消耗)愈大。因此,可用σ或αk或两者中的高等级作为评定指标之一。
. W K) p, t( y 还应注意的是,钻削加工性的第Ⅱ项指标,以中等塑性(或韧性)的加工性为好。塑性(或韧性)过低、过高,则可钻削性均变坏。材料脆性很大时,则切屑崩碎甚至碎成粉末,对排屑和散热均不利,切削力和热将集中在刃口上,导致耐用度降低。弹性系数E和线膨胀系数α,对孔加工来说,常起到较大的作用,例如孔径的弹性回复和热胀冷缩,直接影响到孔壁与钻头的摩擦、磨损和孔径扩张量。同样,也用E或α或两者中的高等级作为第四个评定指标。由上可见,这四个评定指标在表示钻削过程的矛盾特点时,各有侧重,即:Ⅰ――负荷,Ⅱ――切屑(断屑、粘刀和表面硬化),Ⅲ――温度,Ⅳ――变(收缩)。
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( O7 z- o0 `8 n( V; H* V[ 本帖最后由 rockston 于 2009-5-26 10:25 编辑 ] |
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