单刃深孔钻加工工艺改良探讨

优胜编程龚老师

单刃深孔钻加工工艺改良探讨:

长期以来，单刃深孔钻(枪钻)由于刚性较低和刃磨缺陷，使其加工效率受到限制。创新的高效单刃深孔钻可使加工效率明显提高。
　　当孔的深度为孔径的20倍以上时，必须采用深孔钻削方法进行加工。多年来，单刃深孔钻(枪钻)是加工孔径小于40mm深孔的常用刀具。通过试验可以看到，单刃深孔钻的优点是钻孔质量较高，缺点是能够达到的进给速度较小。在加工调质钢时，如果提高进给量，则刀具磨损增大，并产生不良的切屑形状。因此，加工效率低、刀具寿命短是普通单刃深孔钻的劣势。

　　轻微的刃口倒圆和整体涂层可延长刀具寿命，且不影响加工精度。
　　在保留单刃深孔钻钻孔质量高的前提下，通过对刀具进行优化，提高其加工效率，而又不降低刀具寿命。例如，对于不锈钢的加工，不仅要特别重视刀具的设计，而且还要对不同涂层材料和涂层结构的使用性能进行研究，大量实践证实与普通的部分涂层相比，整体涂层的刀具磨损更小。在大多数情况下，与使用锋利刃口的单刃深孔钻相比，对刃口进行轻微倒圆能提高刀具寿命。

　　试验使用普通的未涂层整体硬质合金单刃深孔钻加工低硫调质钢作为比较基准，来评价单刃深孔钻的性能。通过切削试验，普通的整体硬质合金单刃深孔钻的刀具磨损状况和切屑形状表明，在进给量f=0.02mm的条件下，钻削长度达到30m时刀具出现轻微磨损，由于刀具承受的切削热和切削力负荷小，因此仅有轻微的月牙洼磨损和后刀面磨损，所产生的切屑是斜螺旋卷切屑，容易从孔中排出。通过提高进给量，在钻削长度达到lf=9m后，刀具外圆处的刀尖已显示出较剧烈的磨损，使试验不得不因此中断。此外，提高进给量对切屑形状也有影响。在斜螺旋卷切屑上还有一段带状切屑，而扁平的带状切屑段会夹在刀具与工件之间，引起刀具破损。

　　从工业上的实际使用效果来看，普通的单刃深孔钻可以可靠地应用于深孔加工。但要提高加工效率，则要受到一定条件的限制，尤其是如果提高进给量，则刀具会过快磨损。当单刃深孔钻的进给量变化时，可以看出，测量值随着进给量的提高而增大，几乎是呈线性关系。当进给量f=0.34mm时，进给力Ff=950N，扭矩Mb=4.3Nm；在f=0.36mm时，刀具由于扭转载荷过大而发生破损。

　　除了切削力载荷，切屑形状对于深孔钻削过程具有重要意义。使用单刃深孔钻，在进给量f=0.04mm时，形成了合适长度的斜螺旋切屑，没有出现不利的带状切屑段。当进给量提高到f=0.1mm时，出现了单个切屑卷，这同样是适合从孔内顺畅排出的切屑类型和形状。将进给量进一步提高到f=0.2mm时，显然产生了大量热载荷，切屑颜色出现了明显变化，形状也变得不规则。当把进给量进一步提高到f=0.3mm时，这种现象变得更为突出，切屑不仅卷曲得特别紧密，而且出现了扁平切屑，可以看出，这种切屑很厚。机械载荷的大小可用于判断刀具磨损状况，随着磨损值的增大，进给力和扭矩的测量值也随之增大。

　　按预定刀具寿命，进给量可提高10倍。测量结果显示，在30m的钻削长度内，因为普通的单刃深孔钻在进给量f=0.02mm时，也可达到30m的钻削长度，提高进给量，则会导致普通单刃深孔钻磨损加快，单刃深孔钻在此采用了高出10倍的进给量，即f=0.2mm，仍然达到了预定的寿命指标。扫描电镜分析证明，刀具仍然处于正常磨损状态，仍可继续使用。

　　除了刀具磨损外，孔的质量也是描述深孔钻削性能的重要指标。对于孔的偏心误差，测量值显示了刀具结构和进给量的影响。对于不同的单刃深孔钻，其测量值处于可比较的水平。由此说明，刀具刃磨的改进对孔的偏心误差没有产生不利影响。此外，对单刃深孔钻来说，提高进给量还是增大了孔的偏心误差。随着进给量的提高，进给力和扭矩值增大，从而导致径向分力增大，使刀具产生偏移，增大了孔的偏心误差。
　　通过对刀具结构和加工工艺的改进，孔的偏心误差能达到很不错的水平。总之，在刀具的结构设计、涂层和切削刃口倒圆方面的改进证明是卓有成效的，因此能够实现单刃深孔钻的高效加工。