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    常見問題

    鉆削不同材料時高速鋼鉆頭的刃磨

    來源:山東瑞鉆工程裝備有限公司 2015-01-07查看:3768

    摘要:鉆削不同材料時高速鋼鉆頭的刃磨

    使用高速鋼鉆頭時,如果對切削刃部(頂角,橫刃,前角,后角等)不作任何刃磨就使用,或者無目的、無要求的妄磨,這是不合理的使用。要物盡其用,必須按被加工材料的不同性質,對鉆頭進行不同的刃磨,這樣才能使鉆頭真正發揮應有的效能。

    鉆頭刃磨前必須了解鉆頭的結構和被加工材料的特性以及兩者之間的矛盾,了解在鉆孔中所產生的問題,這樣才能有針對性地進行刃磨,解決問題。

    一、加工不同材料時所產生的問題和解決方法

    1.鑄鐵一硬度低(一般為175-250HB),強度低,脆性大,塑性變形小,導熱率較低,組織較松,切屑成粉碎狀,鉆頭的磨損幾乎全在后面上,外圓轉角處磨損最大,阻礙了刀具壽命和生產效率的提高。

    對于以上問題可采取下列辦法:

    a.鉆頭采用雙重頂角外緣轉角處易磨損,那么就干脆先磨去而形成雙頂角(見圖1),這樣可將鉆頭壽命提高1~2 倍。

    b.適當加大后角。外刃后角采用13°~16°以減少摩擦,提高鉆頭壽命。

    c.鉆削時要加大進給量,并適當降低切削速度,而不宜采用高轉速小進給量。

    d.如果采用冷卻液,切不可斷續使用,同時流量要適當,否則,量少和斷續將造成孔的局部硬化,而且粉末狀切屑研磨刃口也會加快鉆頭磨損。

    2.高強度鋼一如工具鋼、滲碳鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼等。鉆孔時,鉆頭切削刃磨損較快,壽命較短。

    對于以上問題,可采用下列辦法:

    a.選用高性能高速鋼或硬質合金制作的鉆頭。

    b.對硬而脆的鋼材,可減小鉆頭外刃部的前角,以提高刃口強度;對硬而塑性好的鋼材,就不必減小。

    c.頂角選用118°左右即可。

    d.采用含磷的切削油作冷卻液。

    3.不銹鋼—一般為馬氏體、鐵素體和奧氏體等三類不銹鋼。馬氏體不銹鋼能抗大氣腐蝕,機械性能好,經調質處理可改善切削性能,如果硬度高于30HRC,則鉆頭磨損較快。鐵素體不銹鋼的含鉻量比馬氏體不銹鋼高,故熱處理不能強化,其切削性能比馬氏體不銹鋼差。奧氏體不銹鋼的機械強度與中碳鋼相近,而其塑性、韌性較高,在切削時負荷很大,切削過程中加工硬化現象嚴重,導熱差,切削熱集中在鉆頭的刃口處,在切削過程中易產生積屑瘤,以及它組織中含有少量的碳化鈦,致使鉆頭很快磨損。

    對以上問題,可采用下列辦法:

    a.適當選用較大的進給量和較低的切削速度,這樣有利于切屑折斷,可有效地提高鉆頭壽命。

    b.頂角加大(2φ=135°~140°),可提高鉆頭壽命。

    c.刃磨鉆頭頂角時,兩個鉆刃必須對稱。

    d.機床和裝夾夾頭的剛性要好。

    e.冷卻液要充分。

    4.鈦合金一具有高強度、比重小、耐腐蝕、耐低溫和耐高溫強度的特性。按其退火后的組織可分為α相鈦合金,β相鈦合金,α+β相鈦合金。α相鈦合金(TA 類)不能熱處理強化,故室溫性能不高,具有中等塑性,可切削性尚可。β相鈦合金通過淬火時效處理,可獲得較高的室溫性能。α+β相鈦合金(TC 類)加工時切屑與前面的接觸長度較短,切削力作用在刃口附近,由于導熱系數甚小,切削刃口溫度較高,加速了鉆頭磨損,而且由于加工硬化現象較嚴重,彈性系數較小,因此鉆孔的收縮量較大,也影響鉆頭的壽命。

    對于以上問題,可采用下列解決辦法:

    a.由于鈦合金彈性變形較大,孔易于收縮,故將鉆尖稍磨偏,以適當加大孔的擴張量

    b.加大主切削刃的后角和減小刃帶寬度以減小鉆頭與孔壁的摩擦。

    c.在外緣轉角處磨出小頂角的過渡修光刃,以改善散熱條件(圖2)。

    d.主切削刃處,適當減小前角。

    5.黃銅一鉆孔零件通常是鑄造黃銅,其特點是耐磨,抗腐蝕,但硬度和強度較低,切削負荷較小,而且塑性較差,切屑成碎片(但壓力加工黃銅的塑性較好,切屑不易斷)。在鉆削黃銅過程中經常會發生“扎刀”現象,也就是鉆頭自動切入現象,尤其在即將鉆穿孔時更會自動竄下,很不安全,使孔出口處劃壞和帶毛刺或使鉆頭崩刃,重則鉆頭折斷。

    對于以上問題,可采取下列解決方法:

    a.要減少“扎刀”問題應使切削刃不太鋒利,故而減小切削刃外緣處的前角τ=6°~8°。如果鉆削壓力加工黃銅工件,那么τ=10° (見圖3)。

    b.修磨橫刃使其變窄,但要對稱,這樣可鉆出較理想的孔。

    6.鋁合金—主要是鑄造鋁合金,鉆孔時易產生積屑瘤,鉆孔粗糙度差,當鉆深孔時排屑較難,輕則使孔壁碰傷,重則切屑堵在鉆頭槽內,造成鉆頭折斷。鋁合金的彈性系數小,而線膨脹系數較大,因此在鉆孔中會發生孔收縮。鑄造鋁中含硅,硅的化合物很硬,會使鉆頭磨損加劇。但鋁合金強度低、硬度低,切削負荷就小。除純鋁外,一般鋁合金的塑性小,延伸率低,因此斷屑較順利。

    對于以上問題,可采取下列解決辦法:

    a.為防止鉆孔中的孔徑收縮,可加大后角,鉆尖可磨略偏一點。

    b.鉆深孔時,頂角可選用2φ=1 35°~160°。

    二、使用中幾點提示

    1.必須制訂合理的鉆頭磨鈍標準,及時重磨,以恢復其切削能力。

    例如:鉆削一般結構鋼,以鉆頭外緣轉角處的磨損極限來決定重磨,其磨損量△=(0.7~1.0)fo 毫米(fo 為刃帶寬度)。

    2.要合理選用切削液,有效地減小鉆削中的摩擦和改善散熱條件。

    鉆孔一般作為粗加工,切削液的主要作用是提高鉆頭壽命,也就是冷卻性能要好,通常采用乳化油水溶液,其熱容量大,導熱系數較高,具有良好的冷卻性能。如果鉆孔粗糙度和精度有所要求,那么應采用以潤滑為主的切削油,如加工鋁合金工件時則采用機油與煤油的混合油為宜。

    三、要想取得理想的切削效果和較高的生產效率必須做到:

    1.按不同的被加工材料選用合適的鉆削刀具。

    2.加工設備系統剛性較好,主軸有足夠的功率,工件夾持牢固可靠(圖4)。

    3.刀具夾持后鉆尖處徑向圓跳動應在0.02mm 以內,對于工件旋轉的加工方式,工件旋轉中心與刀具中心線的偏差應在0.02mm 以內(圖5)。

    4.刀具夾持懸伸部分應盡可能地短,以增強其安裝剛性(圖6)。

    5.采用外冷卻方式時,冷卻液必須充分(圖7)。

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