硬質合金鑽頭的合理選用

過去，人們一直認為鑽削加工必須在較低的進給量和切削速度下進行，這種觀點在使用普通鑽頭的加工條件下曾經是正確的。如今，隨著硬質合金鑽頭的出現，鑽削加工的概念也發生了變化。事實上，通過正確選用合適的硬質合金鑽頭，可以大幅度提高鑽削生產率，降低每孔加工成本。 硬質合金鑽頭的基本類型 可供用戶選擇的硬質合金鑽頭分為四種基本類型：整體硬質合金鑽頭、硬質合金可轉位刀片鑽頭、焊接式硬質合金鑽頭和可更換硬質合金齒冠鑽頭。每種鑽頭都具有適合特定加工條件的優點。 （1）整體硬質合金鑽頭 整體硬質合金鑽頭適於在先進的加工中心上使用。這種鑽頭采用細顆粒硬質合金材料製造，為延長使用壽命，還進行了TiAlN塗層處理，專門設計的幾何刃型使鑽頭具有自定心功能，在鑽削大多數工件材料時具備良好的切屑控製及排屑性能。該鑽頭的自定心功能和嚴格控製的製造精度可確保孔的鑽削質量，鑽削後不需再進行後續精加工。 （2）硬質合金可轉位刀片鑽頭 安裝硬質合金可轉位刀片的鑽頭可加工孔徑範圍很廣，加工深度範圍為2D～5D（D為孔徑），可應用於車床和其它旋轉加工機床。 （3）焊接式硬質合金鑽頭 焊接式硬質合金鑽頭是在鋼製鑽體上牢固焊接一個硬質合金齒冠製成。這種鑽頭采用自定心幾何刃型，切削力小，對大多數工件材料均可實現良好的切屑控製，加工出的孔表麵光潔度好，尺寸精度和定位精度都很高，不必再進行後續精加工。該鑽頭采用內冷卻方式，可用於加工中心、CNC車床或其它高剛性、高轉速機床。 （4）可更換硬質合金齒冠鑽頭 可更換硬質合金齒冠鑽頭是近年開發的新一代鑽削刀具。它由鋼製鑽體和可更換的整體硬質合金齒冠組合而成，與焊接式硬質合金鑽頭相比，其加工精度不相上下，但由於齒冠可更換，因此可降低加工成本，提高鑽削生產率。這種鑽頭可獲得**的孔徑尺寸增量並具有自定心功能，因此孔徑加工精度很高。 鑽體與硬質合金齒冠之間采用精密磨製的互鎖V形槽連接機構相互鎖緊，可確保鑽頭組合體具有與焊接式硬質合金鑽頭相同的尺寸精度和整體剛性。同時，這種鎖緊機構隻有**的正確配合位置，使齒冠易於安裝到與之匹配的拉杆上，從而可保證更換齒冠時的重複定位精度。當通過鎖緊螺釘拉緊拉杆時，齒冠/鑽體組合體相互牢固鎖緊，其連接剛度足以勝任大進給、高轉速的高生產率孔加工要求。公司采用先進的注射成型工藝製造的硬質合金齒冠具有極高的材質均勻性，使齒冠具有均勻的強度和統一的熱變形性能。公司目前可提供三種特定幾何刃型的鑽頭：**種是具有常規的刃口鈍化半徑、刃帶寬度和倒錐角的通用幾何刃型，適合加工大多數型號的鋼材料；**種是具有較寬刃帶和倒棱的幾何刃型，適合加工鑄鐵材料；第三種幾何刃型可減少切削熱和加工硬化，適合加工不鏽鋼和超級合金材料。 

選用硬質合金鑽頭的考慮因素 （1）加工精度 選用硬質合金鑽頭時，首先需要考慮鑽削加工的尺寸精度要求。一般來說，被加工孔徑越小，其公差也越小。因此，鑽頭製造商通常根據被加工孔的名義直徑尺寸對鑽頭進行分類。在上述四種類型的硬質合金鑽頭中，整體硬質合金鑽頭的加工精度*高（φ10mm整體硬質合金鑽頭的公差範圍為0～0.03mm），因此它是加工高精度孔的*佳選擇；焊接式硬質合金鑽頭或可更換硬質合金齒冠鑽頭的公差範圍為0～0.07mm，比較適合一般精度要求的孔加工；安裝硬質合金可轉位刀片的鑽頭比較適合重載粗加工，雖然它的加工成本通常低於其它幾種鑽頭，但其加工精度也比較低，公差範圍為0～0.3mm（取決於鑽頭的長徑比），因此它一般用於精度要求不高的孔加工，或者通過換裝鏜刀片完成孔的精加工。 （2）加工穩定性 除了考慮鑽孔精度要求外，選擇鑽頭時還需考慮加工機床的穩定性。機床穩定性對於鑽頭的**使用壽命和鑽孔精度至關重要，因此需要仔細檢驗機床主軸、夾具及附件的工作狀態。 此外，還應考慮鑽頭自身的穩定性。例如，整體硬質合金鑽頭剛性*好，因此可達到很高的加工精度。而硬質合金可轉位刀片鑽頭的結構穩定性較差，容易發生偏斜。這種鑽頭上安裝了兩片可轉位刀片，其中內刀片用於加工孔的中心部分，外刀片則加工從內刀片至外徑處的外緣部分。由於在加工初始階段隻有內刀片進入切削，鑽頭處於不穩定狀態，極易引起鑽體偏斜，且鑽頭越長，偏斜量越大。因此，在使用長度超過4D的硬質合金可轉位刀片鑽頭進行鑽削加工時，在開始鑽進階段時應適當減小進給量，進入穩定切削階段後再將進給率提高到正常水平。焊接式硬質合金鑽頭和可更換硬質合金齒冠鑽頭是由兩條對稱切削刃組成可自定心的幾何刃型，這種具有高穩定性的切削刃設計使其在切入工件時不需要減小進給率，隻有當鑽頭傾斜安裝與工件表麵成一定傾角切入時例外，此時建議在鑽入、鑽出時將進給率減小30％～50％。由於此類鑽頭的鋼製鑽體可產生微小變形，因此非常適合用於車床加工；而整體硬質合金鑽頭由於脆性較大，用於車床加工時較易折斷，尤其當鑽頭定心狀況不佳時更是如此。 （3）排屑與冷卻液 排屑是鑽削加工中不容忽視的問題。事實上，鑽削加工中遇到*多的問題就是排屑不暢（加工低碳鋼工件時尤其如此），且無論使用何種鑽頭均無法回避這一問題。加工車間經常采用外部注入冷卻液的方式輔助排屑，但這種方法隻有在被加工孔深小於孔徑以及減小切削參數的情況下才有效。此外，必須選用與鑽頭直徑相匹配、合適的冷卻液種類、流量和壓力。對於沒有安裝主軸內冷卻係統的機床，則應使用冷卻液導管。被加工的孔越深，排屑就越困難，需要的冷卻液壓力也越大，因此應保證鑽頭製造商推薦的*小冷卻液流量，如冷卻液流量不足，則需要減小加工進給量。 （4）每孔加工成本 生產率或每孔加工成本是影響鑽孔加工*重要的因素。為提高生產率，鑽頭製造商正致力於研究可集成多種操作工序的加工方法，並開發可實現高進給、高轉速加工的鑽削刀具。 *新開發的可更換硬質合金齒冠鑽頭具有優異的加工經濟性。鑽頭磨損後，用戶不必更換整個鑽體，隻需更換硬質合金齒冠即可，其購買費用隻相當於焊接式或整體硬質合金鑽頭重磨一次的費用。硬質合金齒冠更換容易且重複性精度極高，加工車間可用一支鑽體配備多個齒冠，以加工不同孔徑尺寸的孔。這種模塊化的鑽削係統可減少直徑12～20mm鑽頭的編目費用，同時還可節省對焊接式或整體硬質合金鑽頭進行重磨時需要的備份刀具費用。 在考慮每孔加工成本時，還應將鑽頭的總壽命計算在內。一般來說，一支整體硬質合金鑽頭隻能重磨7～10次，一支焊接式硬質合金鑽頭隻能重磨3～4次，而可更換硬質合金齒冠鑽頭在加工鋼料時，其鋼製鑽體至少可更換齒冠20～30次。 由於焊接式或整體硬質合金鑽頭需要重磨，為避免刀具發生破損，車間在使用這種鑽頭時傾向於采用較低的切削參數，因此也會影響鑽削生產率。而可更換硬質合金齒冠鑽頭不需重磨，車間在加工時可采用*大的進給量和切削速度而不必擔心齒冠破損。 在許多情況下，由於焊接式或整體硬質合金鑽頭重磨後的切削刃形狀和刃口處理狀態與新鑽頭難以完全吻合，因此其切削性能也與新鑽頭存在一定差異。此外，如重磨過程中對切削刃處理不當，可能使刃口容易破損、鑽削扭矩和鑽削力加大、切削熱增加，從而導致鑽頭壽命縮短。而新型可更換硬質合金齒冠鑽頭的工作壽命則更為穩定一致。