無(wú)論是使用可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭、可換鉆尖式鉆頭,還是整體硬質(zhì)合金鉆頭乃至高速鋼鉆頭,在不規(guī)則表面上鉆孔或進(jìn)行斷續(xù)切削都有可能出現(xiàn)問(wèn)題,這是因?yàn)榧庸け砻嬖讲灰?guī)則,鉆頭撓曲變形的可能性就越大。
不過(guò),在考慮鉆頭撓曲變形之前,首先應(yīng)該考慮選用哪種類型的鉆頭。答案取決于技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性兩方面的考慮。
對(duì)于直徑在12.7mm以下、孔深在70倍孔徑(70×D)以內(nèi)的孔,最適合用整體硬質(zhì)合金鉆頭加工。而在加工直徑更大、孔深為5×D以內(nèi)的孔時(shí),可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭往往能提供最有效的解決方案。對(duì)于孔深為(5-10)×D的孔,可換鉆尖式鉆頭則是首選刀具。對(duì)于所有這些加工,都推薦采用內(nèi)冷卻式鉆頭。
此外,還需要考慮加工的經(jīng)濟(jì)性。不同類型鉆頭的每孔加工成本存在差異(見(jiàn)圖2)。每孔加工成本會(huì)隨著加工批量(鉆孔數(shù))的增加而下降。如果每孔加工成本居高不下(處于成本曲線的峰值),則表明需要選用另一種鉆頭或另一組刀片。每孔加工成本(即決策點(diǎn))的權(quán)衡要素為孔的加工數(shù)量和加工質(zhì)量,在某種程度上還包括機(jī)床和夾具。
當(dāng)加工批量很小時(shí),加工循環(huán)時(shí)間和每孔加工成本并不太重要,采用經(jīng)濟(jì)性較好的高速鋼鉆頭可能就足夠了。而對(duì)于批量較大的加工,整體硬質(zhì)合金鉆頭可能更具優(yōu)勢(shì),因?yàn)檫@種鉆頭雖然價(jià)格比較貴,但它可以采用更高的切削速度和更大的切削參數(shù),從而能提供更低的每孔加工成本和更高的生產(chǎn)能力。
不過(guò),對(duì)于孔徑大于12.7mm、孔深在5×D以內(nèi)的孔加工,可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭通??梢蕴峁┳罴训募庸ぱh(huán)時(shí)間和每孔加工成本,這是因?yàn)槠涞毒卟牧吓c孔壁的接觸面較小,因此產(chǎn)生的摩擦也較小,可以采用更高的切削速度。與高速鋼鉆頭或整體硬質(zhì)合金鉆頭相比,可轉(zhuǎn)位刀片式鉆頭還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)——無(wú)需重磨和重新涂層。不足之處是孔的加工精度(孔的位置精度和直徑公差)比整體硬質(zhì)合金鉆頭稍遜一籌,這是因?yàn)榭赊D(zhuǎn)位鉆頭更容易發(fā)生撓曲變形。
為了最大限度地減小鉆頭撓曲變形和/或提高孔的加工精度,可以采用各種不同的策略。為了減小累積誤差,可以采用精磨刀片,而不是用刀具的外周刃加工。此外,還可以采用可調(diào)偏距的刀具夾頭。由于靠近中心處的刀片切削速度較低,因此其承受的切削力比靠近外緣處的刀片更大,從而會(huì)產(chǎn)生更大的偏斜力。刀具設(shè)計(jì)工程師可以通過(guò)調(diào)整刀片在刀具內(nèi)的分布位置,來(lái)抵消這種偏斜力。無(wú)論采用何種類型的鉆頭,都可以先在不規(guī)則表面上進(jìn)行預(yù)加工,然后鉆削定心孔。采用諸如此類的加工策略,可以根據(jù)用戶的需求和當(dāng)務(wù)之急,提高鉆削加工性能。
由于模具制造業(yè)大量采用高硬度、高強(qiáng)度的工件材料,因此必須對(duì)刀片牌號(hào)與幾何形狀的最佳組合進(jìn)行評(píng)估。由于中心刀片比外周刀片承受的切削力更大,因此通常需要采用非常強(qiáng)韌的刀片牌號(hào)和不容易崩刃的幾何形狀。而外周刀片的切削速度更高,因此應(yīng)采用耐磨性更好的硬質(zhì)合金牌號(hào)。這種組合匹配可以優(yōu)化加工性能。
為模具加工選擇合適的鉆頭可能是一項(xiàng)相當(dāng)復(fù)雜的工作。因此,最后的秘訣是:正確選擇擁有能幫助你優(yōu)化孔加工所需專業(yè)知識(shí)的鉆頭供應(yīng)商。