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机械加工钻孔工艺问题详解

发布时间:2021-09-15 浏览:0

在机械制造领域,钻具作为孔加工的常用工具,被广泛应用于冷却装置、发电设备的管板、蒸汽发生器等工件孔的加工中,其应用范围更为广泛,意义更为重大。

机械设备钻孔加工

一、钻孔的特点

一般情况下,钻头有两个主切刃,加工时,钻头会同时旋转切削。切削速度越接近外圆部分,钻头的切削速度向中心方向下降,而旋转中心方向的切削速度为零;中心轴附近有一横切削刃,其前角较大,且无容屑空间,切削速度较低,因此具有较大的轴向抗力。如果对切削刃的刀口进行修磨,使其加工成A型或C型,并使靠近中心轴的切削刃前角减小,切削抗力就能明显提高。

钻进的方式根据钻进工件的形状、材料、结构、功能等不同而不同,主要有高速钢钻头(麻花钻、群钻、平钻)、整体硬质合金钻头、转位浅孔、深孔、套料钻头和换向钻等。

 

二、切屑与排屑

切割加工是在较窄的孔隙中进行的,切屑必须通过钻头刃沟排出,切屑形状对钻头的加工性能有很大影响。常见的碎屑形状有片状,管状,针状,锥状,螺旋状,带状,扇状,粉末状等。

钻进过程中的关键技术——碎屑控制切屑堵塞刃沟,影响钻孔精度,缩短钻头寿命,甚至造成钻头断裂(如粉状、扇状);

切削液缠绕钻头,导致钻头断裂或妨碍切削液进入孔内(如螺旋屑、带状屑等),从而影响作业。

如何解决锯末形状不正的问题?

增加进给量、间歇进给量、修磨横刃、装断屑器可单独或联合使用,以提高断屑和排屑效果,消除断屑所造成的各种问题。

可用专业断屑钻头打孔。例如,在钻头的沟槽上加上一个设计良好的断屑刃,就能将断屑刃打断,使其变成易于清理的碎片。沿着槽面平滑排屑,不会出现槽面有堵塞现象。所以,新型断屑钻的切割性能大大优于传统钻头。

同时,短的碎铁屑使得冷却液更容易流过钻头,进一步改善了散热,改善了切削性能。而且由于新增加的断屑刃穿过了钻头的整个沟槽,经多次修磨仍保持了其形状和功能。除上述功能改进外,值得注意的是,该设计还大大提高了钻体的刚度,大大增加了一次修磨前的钻孔量。

 

三、钻孔精度

影响孔精度的主要因素有孔径尺寸、定位精度、同轴度、圆度、表面粗糙度和孔口毛刺。

钻削加工时,影响孔的加工精度的因素有:

钻头夹具、切削速度、进给量、切削液等钻头夹紧精度及切削条件;

钻头的尺寸和形状,如钻头长度、刀口形状、钻芯形状等;

工件的形状,如孔的边形、孔的形状、厚度、装卡状态等。

1,扩展孔

由于钻头的摇摆,在加工时会产生扩孔。刀架的摆动对加工孔径和定位精度有很大的影响,当刀具磨损严重时,应及时更换。由于钻孔摆动难以测量和调整,所以最好采用柄刃粗的钻头,柄刃同轴度好。钻头在使用重磨加工时,由于后端形状不对称,导致孔精度下降的原因很多。刀口高度的控制可以有效地抑制孔径扩张。

2,洞口圆度

由于受到钻头振动的影响,容易产生多角形孔,孔壁出现一条相复线。通常有三角形或五边形的角孔。三角形孔洞形成的原因是钻头在钻孔时有两个旋转中心,每隔600次更换振动频率,振动主要是由于切削抗力失衡造成的,当钻头转动时,由于加工的孔洞圆度不好,造成第二转切削抗力失衡,再次重复上次振动,但是振动相位有一定的偏移,造成孔壁上出现来复纹。钻头深度达到一定程度后,钻头刀口棱角与孔壁摩擦增大,振动衰减,来复线消失,圆度变好。在纵向剖面上,该孔型为漏斗形孔孔。与之类似,切削时还可以出现五边形,七边形孔等。为解决这一问题,应采取提高钻头刚度、增大单向进给量、减小后角、修磨后刃、修磨横刃等措施,控制钻头振动、刀口高差及刀口形状不对称。

3,在斜面和曲面上钻孔。

由于钻头是径向单面型食刀,刀具寿命低,所以当食刀面或钻透面为斜面、曲面或梯形时,钻头定位精度较差。

为提高定位精度,可采取以下措施:

1,钻中孔;

2,立铣刀铣孔基础;

3,选用钻头;

4,放慢进料速度。

毛刺的处理

钻削时,钻孔、出口等部位会产生毛刺,尤其是对韧性大的材料和薄板的加工。原因在于当钻头即将被钻透时,加工材料发生塑性变形,当钻头在切削三角切削时,由于受到轴向切削力的作用,变形会向外侧弯曲,在钻头外缘倒角和刀刃带棱面的作用下,会进一步卷曲,形成卷边或毛边。

 

四、钻削加工条件

在一般钻头产品样件目录中有按加工材料排列的“基本切削量参考表”,用户可根据提供的切削量选择钻削加工的切削条件。要选择合适的切削条件,必须通过试切削综合判断,包括钻头的精度、效率和使用寿命。

钻孔寿命及加工效率。

是否使用合适的钻头,在满足工件加工技术要求的前提下,主要是综合衡量其使用寿命和加工效率。钻头进给速度和切削距离是评价钻头寿命的重要指标,进给速度是评价加工效率的重要指标。对于高速钢钻头来说,回转速度对钻头寿命有较大影响,而回转进给量的影响较小,因此,在保证钻头寿命的前提下,增加回转进给量可提高钻头的加工效率。但请注意:如果每转进给量过大,将会增加切屑厚度,造成断屑困难,因此必须通过试切来确定每转进给量的范围,使断屑平滑。对于硬质合金钻头,切削刃负前角方向的研磨具有较大的倒角,每转进进位的可选范围比高速钢钻头小,如果在加工过程中每转进位超过此范围,钻头的使用寿命就会缩短。考虑到硬质合金钻头比高速钢钻头耐热,且旋转速度对钻头寿命影响较小,因此,在保证钻头寿命的同时,应采取提高旋转速度的方法来提高硬质合金钻头的加工效率。

切削液的合理使用;

因为钻头的切削加工是在较窄的孔径内进行的,切削液的种类和供应方式对钻头的使用寿命和孔的加工精度都有很大的影响。切削液可分为水溶性和非水溶性两大类。切削液具有良好的润滑性、浸润性和抗粘结性,并具有良好的防锈性。水溶性切削液具有良好的冷却性能,无粉尘,不易燃烧。近几年,由于环保的需要,大量水溶性切削液被使用。但是,如果水溶性切削液稀释倍数不适当,或者切削液发生变质,就会严重影响刀具的使用寿命,应引起高度重视。无论是水溶性还是非水溶性切削液,在使用过程中,必须使切削液完全到达切削点,同时要严格控制切削液的流量、压力、喷嘴数目、冷却方式(内冷或外冷)等。

 

五、钻头磨削刃。

磨砂钻的鉴定

对于需要磨削刀片的钻头,其识别标准为:

1,切削刃口、横刃、带棱面的刀片磨损的数量;

2,加工后孔的尺寸精度和表面粗糙度;

3,切屑的颜色、形状及颜色;

4,抗切削力(间接值,例如主轴电流、噪音、振动);

5,处理的数量。

 

实践中应根据上述指标的具体情况,确定准确、简便的鉴别标准。用磨损量作为判别标准时,应选用经济的最佳重磨时间。由于主要的刃磨部位是刀头后部和横刃,钻头磨损量过大,刃磨时间长,磨削量大,可重磨次数少(刀头总寿命=重磨后刀头寿命×可重磨次数);用柱规或限规判断钻头的切扩量、不直度等,一旦超过控制值,就要重新刃磨;用切削抗力判断钻孔的尺寸,如果超过了规定的限值,则可采用一种方法,即超过规定的限值即自动停机等;如采用加工限值管理,则要综合上述。

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