機夾鉆頭設計新思路

機夾鉆頭設計新思路

孔加工刀具的設計是一個需對許多技術難題進行相互協調的復雜過程。往往是某一方面的技術難題得到解決，在另一方面往往會產生新的問題。這需要協調的諸多方面，通常包括刀具壽命、加工精度和穩定性等。刀具設計人員需要不斷地在這些變量中找出最佳的解決方案。

Seco Carboloy公司生產的PerfoMax機夾式鉆頭系列產品的設計過程，可看出以上認識是正確的。通過對許多技術難題進行相互協調，設計出的新型機加式鉆頭，大大擴展了應用范圍。

問題是這樣的：在許多用于孔加工刀具的選擇中，機夾式鉆頭通常是低成本的解決方案。機夾式鉆頭的刀片有四個切削刃，通常鉆頭刀體有更換40~50次刀片的使用壽命 （這取決于工件材料）。因此，與整體式和焊接式鉆頭以及可換刀頭的鉆頭相比，機夾鉆頭每個切削刃的成本顯然更低。

然而，一般情況下，使用機夾式鉆頭鉆孔時需要有一個較寬的加工公差，因為這種鉆頭實際上具有不對稱的切削刃。機夾式鉆頭使用兩個刀片，一個刀片過中心，另一個刀片從內延伸出至整個直徑。產生切削力不均勻是因為只有進給抗力并且中心刀片上的切削速度為零，而外緣刀片由于速度更高從而切除材料更有效。其結果是鉆頭在入口處發生刀體偏斜。

在鉆頭進入整個切削之前，必須知道這種不穩定的狀態，鉆頭越長，偏斜量越大。所以對于較長的鉆頭，在孔加工入口處 （約1mm），應把進給速度減小到推薦值的30%~50%。進入全部切削時，用推薦值加工。但這一建議不受歡迎，因為操作工更愿意使用編程軟件提供的標準切削用量，而不愿意為某一個特殊的進給量，手工重新編程來獲得入口處的進給量。還有，當需要長鉆頭只用于少量加工的情形，操作工也許愿意使用通用性好的長鉆頭而不采用短鉆頭。但這樣做將降低精度和生產率。

通過分析比較，麻花鉆和整體硬質合金鉆頭，均有兩個切削刃，能在加工中平衡地分離切屑，促使切屑容易排除和提高鉆頭切削速度。而機夾式鉆頭只有一個切削刃，外緣刀片切除大部分金屬。這將限制切屑的有效排出和進給速度的提高。但是它不會產生很大的摩擦力，因為它沒有麻花鉆頭特有的較寬刃帶。所以能以更高的轉速進行鉆孔加工。但遺憾的是，在使用機夾式鉆頭長度超過4倍長徑比時，尤其在選擇大進給量切削的時候，鉆頭的變形就成為需要主要解決的技術難題。因為這些原因，機夾式鉆頭多被用于擴孔和尺寸公差要求不高的半精加工場合。所以說，使用機夾式鉆頭能達到期望的經濟性，但并不能總是獲得需要的精度。

為了克服以上限制因素，Seco Carboloy公司工程師在設計新型機夾式鉆頭中，著重進行了以下五方面的改進工作。

（1）在鉆頭的外緣保留更多的金屬材料以抵抗切削力產生的彎曲變形。

（2）優化夾持方刀片的刀片座，因為90°的刀尖角，其強度本來就好。

（3）鉆頭設計有兩個冷卻液通入孔和兩個有足夠空間的稍帶傾斜的排屑槽。以使鉆頭切削區得到足夠的降溫冷卻和有效排屑，還有減少積屑瘤，延長鉆頭使用壽命，并保持表面粗糙度一致。

（4）鉆頭表面設計有高耐磨涂覆層，以防止將碎屑粘接在刀體表面和延長鉆頭使用壽命。

（5）通用的刀片材質等級將高硬度、細晶粒基體和鍍層有機結合起來，允許使用更高的切削速度。

這種新設計的機夾式鉆頭使得用戶在許多加工 （包括能對深孔零件、在剛性較差的夾具上加工和對薄壁零件加工等）中獲得生產率的顯著提高。通過提高穩定性和改進排屑，提高孔的加工精度。加之原來固有的低加工成本優點，因而很受用戶青睞。