走近孔加工的挑戰
時間:2011-05-31 09:13:09 來源:未知
許多可轉位刀片鉆頭的問題在于它們是由兩個刀片的切削刃交疊而生成正確的切削直徑。所以即使鉆頭有兩個排屑槽，刀片的功能是形成一個單刃但不對稱的切削刃。這種設計在本質上是不平衡的。因此，可轉位鉆頭必須在進入切削時放慢進給量和速度，迫使用戶在經濟性和生產率之間進行權衡。
不平衡的切入過程的另一問題是孔的精度。典型地，可轉位鉆頭的中心刀片首先切入。這會產生很大的徑向切削力，容易引起鉆桿偏斜。一旦鉆頭偏離中心，它不能加工出精度高的孔。
正因為這些原因，可轉位鉆頭通常局限于孔的粗加工。當孔的公差要求小于0.012到0.016英寸時，有必要在可轉位鉆頭之后增加一道加工。
近來，幾家刀具制造商已經再次檢查可轉位刀片鉆頭，尋求克服他們的設計中固有的切削力不平衡的缺點的方法。這些產品系列中最近的研發之一是Sandvik Coromant公司(Fair Lawn, New Jersey)推出的CoroDrill 880。據Sandvik產品專家Bruce Carter介紹，這種可轉位鉆頭的設計回避了由不平衡的切削力產生的問題，因此提高了生產率和孔的質量，同時保持了刀片有四個可用切削刃的經濟性。
其中的關鍵是該公司稱作“分步技術”的概念。這個短語描述了刀片上切削刃“逐步”地進入工件，據說大大地降低與過去的可轉位鉆頭相關聯的徑向切削力。這個概念涉及兩種不同幾何角度的刀片和不同的切削特性。中心刀片具有一種明顯的不規則切削刃形狀，而外緣刀片結合了一種修光刃槽型。
圖示為兩個刀片之間以及與鉆頭中心之間的相對位置。數字表示刀片切削刃上的部位進入工件材料的先后次序。
在進入工件的第一步中，中心刀片的外角接觸工件。這使得鉆頭以相對較低的徑向力開始切削，鉆桿的偏斜最小化。在第二步中，外緣刀片的外角接觸工件。這平衡了中心刀片產生的力。在第三步也即最后一步中，中心刀片的剩余部分開始切削。所有這三步均在(右面的)插圖中表明了。
Carter先生說，通過把切入過程分成三個相對較小的步幅，切削力減少到小于那些典型刀片鉆頭加工所產生切削力的一半，而且切削力相互之間的平衡導致入口處的鉆桿偏斜實際上被消除了。平衡的鉆入過程、較低的徑向切削力和偏斜量最小化的組合有如下的好處：
- 孔的精度更高。
- 進給量有提高到100%的可行性，取決于工件材料。
- 在鉆削孔深達直徑四倍或更多倍時更有信心。
- 消除后續孔加工需求的可能性，取決于精度要求。
提到的另一個好處是該設計使得外緣刀片有四個完全可用的切削刃。如果進給量高于0.005ipr(本站注：約0.13mm/r)，某些裝有方刀片的可轉位鉆頭會損失第四個切削刃。可是有了分步技術，與眾不同的中心刀片形狀可在進給量高達0.013ipr(本站注：約0.33mm/r)時仍能保護第四個切削刃。
最后Carter先生指出，外緣刀片上使用的修光刃技術能生成極佳的表面粗糙度，有了這種新設計即使進給量更高也是如此。在試驗中，在進給量為0.004ipr(本站注：約0.1mm/r)時表面粗糙度可達到20微英寸(1微英寸等于1英寸的百萬分之一，即表面粗糙度可達到0.5µm)；而進給量高達時表面粗糙度可達80到120微英寸(約2～3µm)。