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不锈钢麻花钻几何参数优化

收稿日期:2014年2月不锈钢麻花钻几何参数优化

李婉华,陈忠豪

上海工具厂有限公司

摘要:研究不锈钢钻削过程中,螺旋角、后角、顶角及横刃对刀具磨损及切削热等现象的影响,分析不锈钢麻花钻的主要几何参数。通过对不锈钢麻花钻参数的优化,显著改善麻花钻切削状况,从而提高切削寿命;介绍了不锈钢麻花钻的参数优化、试验过程及结果。

关键词:麻花钻;不锈钢;顶角;螺旋角

中图分类号:TG52   文献标志码:A

 引言

不锈钢材料大致可分为马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢三大类,因其良好的耐腐蚀性、较好的塑性及较高的耐磨性,被广泛应用于各个行业。然而在加工过程中,不锈钢材料因其特有的性能,存在急需克服的四大难题:导热能力差,切削温度较高;切削加工硬化严重,其中以奥氏体不锈钢尤为突出;切削过程中塑性变形大,切削力较大;切屑不易折断、易粘结,形成积屑瘤。上述四点在加工过程中的出现,加剧了刀具磨损,影响了刀具的使用寿命。

本文针对不锈钢麻花钻进行分析,并通过对不锈钢材料的切削试验研究,优化不锈钢麻花钻的几何参数,改善在切削过程中出现的问题,从而大幅提高刀具的使用寿命和加工效率。

 试验条件

本次试验所采用的刀具材料为M35含钴高性能高速钢,切削材料为304奥氏体不锈钢,使用乳化液冷却,不锈钢麻花钻的几何参数见表1,切削结果见表2。

表1 钻头主要参数

直径螺旋角顶角后角横刃角26mm35°130°10°55°

表2 切削加工参数

孔深孔数进给量转速切削材料磨损情况45mm70.43mm/r140r/min304不锈钢崩口

 试验结果和分析

从实验过程中发现,出屑较为流畅,但铁屑较长(见图1),影响冷却液流入切削区,在切削过程中产生大量切削热,导致刃口强度和韧度下降,加剧刀具磨损,严重影响寿命。同时,为提高刀具刚性而增加了的钻心厚度导致横刃增长,相应增大了轴向力和扭矩,不仅增加了设备负荷,且定心能力差,对加工的几何精度产生了较大影响。因此将通过对该钻头几何参数的优化来解决上述在试验中遇到的问题,

不锈钢麻花钻几何参数优化

从而提高刀具使用寿命。

不锈钢麻花钻几何参数优化

 

图1 

(1)降低切削热量

为保证钻头良好的切削性能,考虑到不锈钢材料塑性、韧性较高,因此在采用较大顶角的同时采用更大的螺旋角,增大前角,降低转矩和轴向力,同时增加螺旋槽宽度,减小钻头的叶宽,有利于排屑,使冷却液较容易流入切削区,冷却效果更加充分,从而减少切削过程中产生的热量。

(2)减缓刀具磨损

由于不锈钢材料的切削加工硬化严重,因此在切削过程中,要减少刀具与工件间的摩擦,从而减缓刀具的磨损。为实现这一目标,要采用增大刀具的后角,从而减少刀具与被加工件间的接触面。但同时为保证切削刃强度,后角也不宜过大,一般后角应选择12°左右,否则同样会加快刀具的磨损。

06工具技术