群鉆各種鉆型

1、基本型群鉆在鉆通用結(jié)構(gòu)鋼材料時，獲得了良好的切削性能。但是加工材料日益多樣化，各類材料的加工性千差萬別，加工零件的結(jié)構(gòu)形狀、工藝條件也有著很大的變化。工件材料變了，孔的要求變了，促使鉆型也必須跟著變，要有靈活性。要正確分析和估計客觀情況，并采取有效的措施。本章將著重分析和總結(jié)各種情況下的鉆孔經(jīng)驗和初步規(guī)律。第一節(jié)鉆孔中產(chǎn)生的問題鉆孔中遇到的問題很多，下面從加工材料和工藝條件兩個方面列舉些實例，說明用普通麻花鉆鉆孔時所暴露出來的問題。一、加工材料不同所產(chǎn)生的問題鉆強度大、硬度高的鋼材時(如各種高強度合金鋼、淬火鋼等)，負荷大，鉆不動，勉強鉆下去，鉆頭很快磨鈍、燒壞。鉆高錳鋼及奧氏體不銹鋼時，產(chǎn)生

2、嚴重的加工硬化現(xiàn)象，越鉆越硬，鉆頭磨損很快，產(chǎn)生毛刺很嚴重。在鉆床上鉆鋼時(如低碳鋼、不銹鋼)，切屑長而不斷，象兩條長蛇一樣盤旋而出，纏繞在主軸上，亂甩傷人，很不安全，而且切削液加不進去。在自動機床上這一問題更為突出。鉆鑄鐵時，切屑成碎末，像研磨劑一樣，高速切削時常把鉆頭兩外緣轉(zhuǎn)角磨損掉。鉆紫銅時孔形常不圓，鉆軟紫銅也不易斷屑，有時鉆頭被咬在孔內(nèi)。鉆黃銅等材料經(jīng)常產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象，輕則把孔拉傷，重則使鉆頭扭斷。鉆鋁合金孔壁不光，切屑不易排出，尤其在鉆深孔時切屑常擠死在鉆溝里。鉆層壓塑料(如夾布膠木、夾紙膠木、玻璃絲夾布膠木等)，時常發(fā)生孔入口處有毛刺、中間分層、表面變色出黃邊、出口處脫皮現(xiàn)象。

3、鉆有機玻璃時，孔不光亮，發(fā)暗(烏)，本來是透明凈亮的，鉆完孔后，孔壁變成乳白色了，更嚴重時孔壁燒傷，和產(chǎn)生“銀斑”狀裂紋。鉆橡皮時，孔收縮量很大，易成錐形、上大下小，孔壁毛糙。二、工藝條件不同產(chǎn)生的問題鉆薄板孔，有時工件不便于壓緊，人們多采用手扶，但當(dāng)鉆頭剛要鉆出工件時，手就扶不住工件了，發(fā)生抖動，很容易出工傷事故。另外，孔易產(chǎn)生多角形、毛刺和變形。鉆深孔時，切屑難排出，常常要在中途多次退出鉆頭才能鉆完一孔，人們稱之為“啄木鳥式”的鉆削方式；鉆直徑大的孔(如在鋼上鉆直徑大于35毫米的孔)，直接用普通麻花鉆鉆出就比較困難，負荷大，鉆頭和機床都承受不了，常發(fā)生“悶車”，此時要先鉆出小孔，再用大鉆頭

4、擴孔。如果，硬要一次鉆出，進給量必定選得很小，這樣生產(chǎn)效率就很低。當(dāng)工件上已有毛坯孔再擴孔時，由于加工余量不均勻，表面有硬皮，因此鉆頭常會歪斜，刃口也容易崩壞。在傾斜表面或曲面上鉆孔時，鉆頭往往定不住中心，發(fā)生偏斜，常不得不先將工件表面锪平，然后才能鉆孔。由于小量生產(chǎn)的需要，為了節(jié)省非標(biāo)準(zhǔn)尺寸的專用鉸刀，希望用鉆頭鉆出精孔。這也是我們常遇到的難題。小量生產(chǎn)采用劃線鉆孔時，鉆頭不易找正，當(dāng)孔窩劃得淺時，孔偏不容易發(fā)現(xiàn)；劃深時，看出孔偏再找正也就費勁了。用鉆頭進行擴孔，也容易產(chǎn)生“扎刀”；有時孔壁出現(xiàn)大螺旋溝，甚至用鉸刀鉸孔后也不能除掉。用鉆頭锪倒角，容易發(fā)生抖動，出現(xiàn)多角形，或產(chǎn)生嚴重的毛刺。第

5、二節(jié)工件材料的鉆削加工性一、概述在鉆頭與工件的矛盾統(tǒng)一體中，一般來說，鉆頭是矛盾的主要方面，但也常常會發(fā)生轉(zhuǎn)化。因此研究鉆孔過程，既要研究刀具一方，又要研究矛盾的另一方工件材料。在這里，著重需要研究的是工件材料的鉆削加工性。工件材料的鉆削加工性（或稱可鉆削性）是指材料由毛坯通過鉆削過程，得到所要求孔形難易程度的工藝特性。顯然，鉆削加工性是一個綜合性指標(biāo)。這是由于鉆孔中的各種問題：生產(chǎn)效率、切削力、耐用度、加工質(zhì)量等交織綜合在一起，切屑變形與摩擦運動決定著鉆削力和切削熱；鉆削熱影響著鉆削溫度和冷硬層；而積屑瘤與鉆削溫度密切相關(guān)；積屑瘤、振動和切屑的擠刮則限制著表面光潔度的提高；孔要求越精越光，則

6、又限制著鉆頭耐用度和生產(chǎn)效率的提高，C還應(yīng)指出，由于各種材料在鉆孔中的具體要求不同，其鉆削加工性的指標(biāo)也不同。影響材料鉆削加工性的因素很多，有物理一力學(xué)性能、化學(xué)成分、材料制造和熱處理方法等。化學(xué)成分和材料制造狀態(tài)如金相組織是決定物理一力學(xué)性能的根據(jù)，然而直接起作用的卻還是物理一力學(xué)性能，它包括強度（或硬度）、塑性（或韌性）、導(dǎo)熱率和線膨脹系數(shù)以及彈性系數(shù)等，這些因素直接影響到鉆孔效率的高低。二、鉆削加工性分級指標(biāo)材料的鉆削加工性，可以采用一種分級的方法進行粗略地判定。即按主要物理一力學(xué)性能指標(biāo)的大小，分成11級，如表51。表中針對鉆孔（特別是用高速鋼麻花鉆鉆孔）的特殊性，選定材料的硬度HB（

7、或強度db）、伸長率o（或沖擊值ok）、導(dǎo)熱系數(shù)九和彈性系數(shù)四（或線膨脹系數(shù)區(qū)）作為評定鉆削加工性的指標(biāo)。當(dāng)材料類型一定（如鋼、鑄鐵或銅合金）時，硬度愈高，則強度愈大，有一定對應(yīng)關(guān)系，不論是硬度高還是強度大，都能使切削負荷大，因此，可用硬度或強度極限或兩者中的高等級作為評定指標(biāo)之一。另外需要指出，用硬質(zhì)合金車刀加工db=100公斤力/毫米2的鋼材屬于較易切削的等級，而當(dāng)改用高速鋼麻花鉆鉆時則應(yīng)屬于較難鉆削的等級了。同樣，當(dāng)材料類型一定時，其塑性伸長率b和韌性（沖擊值水）相互間也有一定關(guān)系。通常，伸長率（大時，沖擊值水也高。兩者在物理意義上雖有不同：塑性表征材料所能允許的塑性變形程度；韌性則表示

8、材料所能承受的沖擊能量（如切削功率），但它們都相近似地影響到鉆削過程。b或a值愈大，則切屑愈難折斷，切削負荷（鉆削力和鉆削功率消耗）愈大。因此，可用b或ok或兩者中的高等級作為評定指標(biāo)之一。還應(yīng)注意的是，鉆削加工性的第n項指標(biāo)，以中等塑性（或韌性）的加工性為好。塑性（或韌性）過低、過高，則可鉆削性均變壞。材料脆性很大時，則切屑崩碎甚至碎成粉末，對排屑和散熱均不利，切削力和熱將集中在刃口上，導(dǎo)致耐用度降低。彈性系數(shù)E和線膨脹系數(shù)a對孔加工來說，常起到較大的作用，例如孔徑的彈性回復(fù)和熱脹冷縮，直接影響到孔壁與鉆頭的摩擦、磨損和孔徑擴張量。同樣，也用E或a或兩者中的高等級作為第四個評定指標(biāo)。由上可見

9、，這四個評定指標(biāo)在表示鉆削過程的矛盾特點時，各有側(cè)重，即：1負荷，n切屑（斷屑、粘刀和表面硬化），川一一溫度，w變（收縮）。三、常用材料的可鉆削性分級鉆孔中經(jīng)常遇到的各類材料，包括鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、有色金屬、非金屬材料等，其主要物理力學(xué)性能及可鉆削性分級列于表5-2、5-3。每種材料可鉆削性分級的代號表示為：以上前兩例（1）、（2）可鉆削性分級的各項指標(biāo)均不超過5，因此其可鉆削性是良好的或較好的。由第（3）例可知，45鋼經(jīng)淬火和中溫回火后，硬度、強度大增，切削力增加，則可鉆削性變壞。而第（4）例，不銹鋼1Cr18Ni9Ti，強度雖不算高，但因其塑性大和導(dǎo)熱系數(shù)低，造成切屑不易斷，加工

10、硬化強烈，產(chǎn)生的切削熱多、溫度高。因此，在鉆孔時，應(yīng)作為主要問題認真對待，采取對策。第三節(jié)鉆鑄鐵一、問題的提出灰鑄鐵與碳素鋼一樣，也是一種鐵(Fe)與碳(C)的合金，含碳高于2%的就為鑄鐵。鑄鐵是機械工業(yè)應(yīng)用廣泛的材料之一，例如機床床身，機器底座，各種箱體、殼體等都是鑄鐵(如HT15-33、HT20-40)制成，許多機床廠，汽車、拖拉機廠的生產(chǎn)線上多軸組合鉆床大都用來鉆這種材料。球墨鑄鐵通過澆鑄前向鐵水加入球化劑和墨化劑，以促使碳呈球狀石墨結(jié)晶，其強度和塑性均比灰鑄鐵高。在用普通麻花鉆鉆鑄鐵孔時，發(fā)現(xiàn)有下述特點：鉆頭的磨損幾乎完全在后面上，外緣轉(zhuǎn)角處磨損最大，有時整個角磨掉，限制了生產(chǎn)效率的提

11、高。當(dāng)橫刃修磨得過窄時，鉆頭容易崩刃或崩尖，尤其是鉆鑄造質(zhì)量差或帶有鑄造黑皮的工件。切屑細碎，鉆深孔時難以排屑，切削液不容易流到切削區(qū)。不用切削液時，鉆頭與孔壁容易研死。而且灰塵很大，有害于人身健康。有一定程度的扎刀現(xiàn)象，使工件在出口處易產(chǎn)生崩裂。二、灰鑄鐵的特點上述這些問題的產(chǎn)生不是偶然的，而是與鑄鐵的特性密切地聯(lián)系著的。常用的鑄鐵其特點有：硬度較低，一般約為HB176255，但是鑄件表面往往有帶型砂的硬皮和氧化層，這層表皮硬度很高。另外，毛坯邊緣有時可能出現(xiàn)白口鑄鐵，這時硬度極高，約為HB600，加劇鉆頭磨損。強度低(指抗拉、抗彎強度)，而抗壓強度和耐磨性則較高。因此，整個來說，鉆削力不大

12、(相對于鋼而言)。而且，在切削負荷中軸向抗力是主要的，扭矩抗力占的比例不大，例如用直徑27毫米的普通麻花鉆，鉆合金結(jié)構(gòu)鋼(40Cr)和鑄鐵(HT15-33)來比較，鉆鑄鐵比鉆合金結(jié)構(gòu)鋼的軸向力只減小35，而扭矩則減小57，如表5-4。其他脆性材料有類似的趨向。脆性大，塑性變形小，切屑是崩碎的，夾雜有粉末。碎末狀的切屑，帶來一些問題，第一，當(dāng)鉆深孔時，比較難排出；第二，切屑碎末如同研磨劑一樣，夾在鉆頭的后面、刃帶與工件之間，產(chǎn)生劇烈的摩擦，使鉆頭磨損；第三，由于切屑是成小片崩碎的，鉆削力和熱量均集中在刃口上，且切屑與鉆頭前刀面的摩擦較小，與后刀面的摩擦是主要的。這幾個方面的因素就決定了鉆頭的磨損

13、主要在后刀面和刃帶上，實際情況也正是這樣。鑄鐵的導(dǎo)熱率較低，也促使切削熱集中在切削刃口上。鑄鐵組織比較粗松，并含有石墨，減小了材料的塑性和強度，有利于切削。但鑄鐵中還含有碳化鐵(顯微硬度高達10002300)及其他很硬的雜質(zhì)，則對刀具耐用度很有害。鑄造中難免產(chǎn)生鑄造缺陷，如氣孔、砂眼、冷隔、白口等，常導(dǎo)致切削刃崩壞，或兩刃負荷不同，使孔軸線偏斜。三、鉆鑄鐵群鉆的特點和使用由表5-2可知，灰鑄鐵(如HT20-40)的可鉆削性等級為3、4、4、3，即屬于較易鉆削一類。但就其四項指標(biāo)而言，n、川項指標(biāo)高，即塑性較低，切削崩碎，導(dǎo)熱慢，熱量集中在刃口。因此，基本對策是：應(yīng)使鉆頭盡快地通過工件，盡量縮短

14、切削刃與工件的接觸路程，減少鉆頭切削刃與工件摩擦的機會。所謂快速通過工件，就是要求鉆頭每分鐘進給量盡量大一些，即轉(zhuǎn)速(n)與進給量的乘積(nf毫米/分)要大。另一方面，當(dāng)鉆頭每分鐘鉆入的深度相同，亦即每分鐘進給行程(nf)定時，由于切削刃是沿螺旋線前進，若轉(zhuǎn)得慢(n小)，進給得快(f大)，即螺線的螺距大一些，則切削刃走過的總路程要短，切削刃受到的摩擦機會就減少了。因此，應(yīng)盡可能加大進給量，然后適當(dāng)?shù)剡x擇轉(zhuǎn)速。要加大進給量，則鉆削抗力增大，因此應(yīng)使鉆頭盡量鋒利。由于鉆鑄鐵軸向抗力是主要的部分，而軸向抗力又多集中在橫刃上，所以，合理地修磨鉆頭橫刃，減小軸向抗力是主要的。如果把橫刃完全切除，則軸向抗

15、力可顯著降低，但這樣帶來兩個問題：第一，定心不好，通常要用鉆模來定位；第二，鉆硬的鑄鐵時，尤其是稍遇到有鑄造黑皮和白口時，鉆頭容易崩刃。因此不宜將橫刃完全磨掉，應(yīng)保留一定的鉆心尖，但比鉆鋼的群鉆橫刃修磨得更窄、更鋒利一些，內(nèi)刃前角丫0也可大些。為了保護鉆心尖，磨出月牙圓弧槽使鉆心尖低下來，切入工件后三尖很快同時切削，鉆心尖不易崩壞和磨損，也便于找正。橫刃雖然修得更窄了，但鉆尖高可和鉆鋼的基本型相近。采用雙重鋒角。由于鉆頭的外緣切削速度高，即相對摩擦運動速度高，因此該部分產(chǎn)生鉆削熱多，加上鑄鐵導(dǎo)熱慢，所以熱量都集中在鉆頭外緣刃尖處，致使它磨損最快。通常，磨出倒角，即形成雙重鋒角(2切)，使轉(zhuǎn)角處

16、變寬，改善鉆頭散熱條件，從而提高了耐用度。經(jīng)多次試驗，表明雙重鋒角可以提高耐用度24倍，如表5-5。但由于磨出雙重鋒角，加長了切削刃，使鉆削扭矩稍有增加。但是，鉆鑄鐵群鉆的軸向力降低很多，扭矩增加不多，因此總的切削負荷還是不大的。適當(dāng)加大后角。一般比鉆鋼的大3。左右，減少鉆頭后刀面與工件間的摩擦。根據(jù)試驗結(jié)果，外刃后角血為1318。時，鉆頭的耐用度較高。合理使用切削液。有些人在鉆鑄鐵工件時，不愿意用切削液。這里可能有一些客觀因素，如工件很大，切削液不易清理；碎屑中含有石墨使水很快變得又黑又臟等。但對于批量大的鉆孔工序，最好還是采用切削液，這樣可以大大提高鉆頭耐用度，改善鉆孔質(zhì)量，而且避免灰塵飛

17、揚。但要特別注意，切削液應(yīng)自始至終連續(xù)加入，而且流量要適當(dāng)，否則少量和斷續(xù)的水流入孔內(nèi)，容易引起孔壁局部硬化，和把碎屑調(diào)和成研磨膏一樣，加劇鉆頭磨損。當(dāng)發(fā)現(xiàn)“扎刀”現(xiàn)象，需適當(dāng)采取措施節(jié)。用群鉆鉆鑄鐵時選擇的切削用量，可參見表5-6。第四節(jié)鉆鑄鐵精孔一、問題的提出鉆頭通常是用來鉆粗孔的，如果要求孔的精度高、光潔度好，則需要通過鉸孔來達到。但是，我們在生產(chǎn)中也會碰到一些特殊情況，如有時對孔的精度和光潔度要求較高而缺乏鉸刀，或要求加工出特殊的孔徑尺寸而缺乏專用鉸刀等。這時，如能使用鉆頭直接鉆出精孔(尤其是對一些鑄鐵件)，確能起到“臨陣破難關(guān)”的作用。二、鉆鑄鐵精孔群鉆的特點和使用鉆鑄鐵精孔群鉆如圖

18、5-2所示。用這種鉆型的鉆頭來鉆鑄鐵精孔，效果較好。其特點如下：如第二章所述，要想得到較精確的孔，首先應(yīng)注意在切削中保持定心穩(wěn)定和不產(chǎn)生振動，不使出現(xiàn)多邊形。為此，在較小鋒角(2滬110的切削刃上，修磨出圓弧刃，形成一個突起的鉆芯刃尖，類似一個小尺寸的鉆頭，它的橫刃斜角較大，滬80以減小內(nèi)刃的側(cè)后角，在切削中保持穩(wěn)定。在副切削刃(刃帶)上，于28毫米長度上修窄，把副后角適當(dāng)加大，并用油石鐾光，這樣可減少刃帶與孔壁的摩擦。由于副切削刃變得鋒利了，有助于避免在外緣處產(chǎn)生積屑瘤，從實際可以看到，外緣刀刃上的積屑瘤對加工光潔度有較明顯的影響。同時光鐾刃帶(到8)，提高刃口的光潔度，可以避免刃帶上的毛刺

19、將孔壁擦傷。在切削刃外緣處磨出雙重鋒角2帕=1520形成修光刃，可以減小切削中孔壁上的殘留面積。由于雙重鋒角使切削刃外緣的鋒角減小，它的切削厚度相應(yīng)減薄，有利于改善鉆孔的切削變形情況。鉆鑄鐵精孔群鉆切削部分的幾何參數(shù)列于表5-8。正確選用切削用量對保證孔的質(zhì)量有重要作用。鉆鑄鐵精孔，切削速度不宜太高，否則會影響鉆頭的耐用度，一般選用切削速度vW5(米/分)即可。進給量的大小直接影響到切削層的變形情況，建議選用進給量f=0.10.15毫米/轉(zhuǎn)為宜。在鉆孔中，應(yīng)使用切削液來改善加工條件。在鉆孔操作中，鉆頭要裝正，保證跳動量小，使鉆頭切削刃口具有較好的運動精度。同時在鉆完孔后，應(yīng)注意先停車后退鉆頭，

20、防止在退出鉆頭時將孔壁擦傷。如能正確運用鑄鐵精孔群鉆鉆孔，可以得到精度H9H7級、光潔度58的孔。但需指出，所得到的孔當(dāng)其光潔度較高時，則孔徑將會出現(xiàn)一定的收縮，即所得孔徑比所用鉆頭直徑為小，一般收縮量為0.0050.015毫米。為此，有時可采取稍損失一點孔的光潔度的辦法，來減小孔的收縮量，使得到基本符合鉆頭原始尺寸的孔徑。但最好還是根據(jù)實際情況選擇鉆頭的原始尺寸值，必要時，可用稍大的鉆頭改磨出所需要的鉆頭直徑。三、鉆鑄鐵精孔群鉆的特點口訣鑄鐵精孔鉆代鉸，兩個鋒角都較小，刃帶磨窄光外刃，突出鉆尖定心好。第五節(jié)鉆不銹鋼一、問題的提出在近代工業(yè)尤其是石油、化工工業(yè)中，廣泛地應(yīng)用著各種類型的不銹鋼。

21、這類鋼鉆孔時存在的問題，突出的有：(1)不容易斷屑；(2)鉆頭耐用度低；(3)生產(chǎn)效率低。而且這幾個問題又互相關(guān)聯(lián)著。過去，在生產(chǎn)中處理這類問題時，常遇到以下幾種不同的處置方式和造成的后果：（1）為了避免鉆頭磨損太快，把切削用量（尤其是進給量）選得很低。但是，這樣不僅直接降低了生產(chǎn)效率，而且由于切削層薄，不利于斷屑，從而影響到冷卻效果。實際上未能起到提高鉆頭耐用度的作用。（2）為了不使鉆孔效率過低，切削用量（尤其是切削速度）選得較高。這樣不僅直接降低了鉆頭的耐用度，而且還由于磨損加劇，刃磨次數(shù)增多，因而也起不到提高生產(chǎn)率的作用。由此可見，如何處理好耐用度、生產(chǎn)效率與斷屑、排屑之間錯綜復(fù)雜的關(guān)系

22、，便成了鉆不銹鋼時極待解決的一項重要問題。二、不銹鋼的特點不銹鋼的種類很多，常用的基本上可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼等三類，其他還有奧氏體鐵素體不銹鋼和沉淀硬化型不銹鋼等。（一）馬氏體不銹鋼這類鋼如1Cr134Cr13等，含鉻1219%，含碳0.10.5%，能夠抗大氣腐蝕，且具有較好的機械性能。馬氏體不銹鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，硬度略有提高，通常使其HRC8。它的切削加工性比退火狀態(tài)的不銹鋼有所改善，淬火后還能提高其耐腐蝕性。但若提高其硬度使高于HRC30，則對刀具的磨損影響較大。（二）鐵素體不銹耐酸鋼這類鋼如1Cr17Ti，Cr25Ti等，含鉻1330%，含碳0.25%。因為它比馬

23、氏體鋼的含鉻量要高，無論怎樣加熱和冷卻都不發(fā)生相變，故熱處理不能強化，但變形可使其強化。在鋼中加入鈦，可以防止晶粒長大。其切削加工性較馬氏體不銹鋼差一些。向各類不銹鋼中加入硫、磷、硒等元素，可以改善其切削加工性，使切屑容易切離和折斷，但卻相應(yīng)地降低鋼的塑性和韌性，且將影響其耐腐蝕性能。奧氏體耐酸鋼這類鋼最有代表性的為1Cr18Ni9Ti，除含鉻約18外，還含有鎳9左右。它的特點是：綜合機械性能高除有與中碳鋼相近的機械強度外，且其塑性、韌性都較高。因此，鉆頭在切削這類鋼時，形成切屑要消耗很大的能量，這說明切削負荷很大。特別是它的高溫強度大，硬度高，在切削過程中，切屑切離時的負荷大，且不易折斷，鉆

24、削1Cr18Ni9Ti的切削力，在相同的切削用量下，通常比鉆45鋼的大1030%。它的冷作強化趨勢很強烈，強化系數(shù)高。如在冷擠壓中，當(dāng)冷擠壓量達40時，強度極限()將由60公斤力/毫米2升高到120公斤力/毫米2，屈服極限將由25公斤力/毫米2增加到100公斤力/毫米2。在切削狀態(tài)下，加工硬化層大都在0.10.2毫米范圍內(nèi)，而表面顯微硬度有顯著地提高。導(dǎo)熱性差它的導(dǎo)熱率只有碳素鋼的1/31/4。切削時除一部分切削熱由切屑帶走外，相當(dāng)多的熱量則來不及從工件傳導(dǎo)出去，從而集中在鉆頭的刃口處，加大了切削刃的熱負荷。對其他金屬材料的粘附親和性強在一定的高溫、高壓作用下，易與刀具表面產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，而形成

25、積屑瘤。在奧氏體不銹鋼的組織中，還存在著少量的碳化鈦微粒，也會加劇刀具的磨損。線膨脹系數(shù)較大比中碳鋼的大3040%。三、鉆不銹鋼群鉆的特點和使用在鉆孔中經(jīng)常遇到的不銹鋼為1Cr18Ni9Ti，根據(jù)鉆削加工性分級(見表5-2)，其分級指標(biāo)為4、6、7、2?？梢?，這種鋼的主要問題是塑性大，韌性高，切屑不易折斷，常纏繞在鉆頭上，既不安全，又影響到生產(chǎn)效率的提高；而且使切削液很難流入孔內(nèi)，加之導(dǎo)熱慢，從而降低了鉆頭的耐用度。由于導(dǎo)熱率低這個因素不能改變，因此斷屑問題成了主要問題。只要斷屑可靠，排屑順利，能使切削液的作用發(fā)揮得比較充分，即有可能適當(dāng)加大一些進給量，以保證達到預(yù)期的生產(chǎn)效率，并使刃口有可能

26、避開切削冷硬層，進一步提高切削刃的耐用度。鉆不銹鋼的鉆型如圖5-3和表5-9所示。用它鉆不銹鋼時，切屑長100毫米左右，呈禮花狀，如圖5-4所示。切屑從孔中順利排出，切削液也能順利地向孔內(nèi)流入，工作安全可靠。關(guān)于這種鉆頭的使用特點簡單敘述如下：“禮花”狀切屑的形成和排出以圖5-4所示的這種鉆型與基本型群鉆比較可以看出，其不同點是尖高，圓弧刃淺，圓弧半徑大，單邊分屑槽也淺，B、B點的刀尖角均較大，&丫150使B點在分屑方面處于時分時而不分的臨界”狀態(tài)；使B點處有時出寬的卷屑，有時則能將切屑撕裂斷開。“禮花”狀切屑是屬于長螺距帶狀屑與短螺距的螺卷屑的過渡型。正是利用這種過渡的不穩(wěn)定性，以達到斷屑目

27、的。圖55a所示B點處于分屑狀態(tài)，此時外側(cè)段出直屑，內(nèi)側(cè)段出卷屑。隨著卷屑的卷曲半徑逐漸加大和直屑逐漸加長，在鉆頭刃溝槽和孔壁的作用下，二者向一起靠攏，兩股切屑的撕裂作用減弱，直至不能分屑，如圖5-5b所示。合并后的寬屑把原來內(nèi)側(cè)段形成的窄卷屑卷在里邊，且連同外側(cè)段的直屑一起巷曲，但是原已形成的直屑是向上竄的，它阻止了寬屑的卷曲，于是，當(dāng)寬屑卷曲一周左右時，便將原外側(cè)段切出的直屑從直屑和卷屑的交接處橫向斜擰而折斷，如圖5-5c。剩下來的寬屑，由于內(nèi)刃處前角最小，切屑變形最大，切屑呈撕裂狀態(tài)，而且圓弧刃部分的切屑抗斷能力差，容易被撕裂，于是寬屑從芯部開始向外撕裂，如圖5-5d所示，一直撕到B點處

28、。由于內(nèi)外兩段切屑的流向、流速及卷曲程度均不同，又和圖5-5a一樣，切屑又分成了平直的和卷曲的兩股。這就是禮花狀切屑形成的全過程。由上可見，要形成這種切屑的關(guān)鍵是：第一，使分屑點B處于臨界分屑狀態(tài)，即一般是分屑狀態(tài)，但當(dāng)分開的切屑在流出中有會合趨勢時，就可以轉(zhuǎn)化為不分屑狀態(tài)。外刃的單邊分屑槽應(yīng)該磨得比較淺，最好是在刃口的后刀面由溝背轉(zhuǎn)點向刃口方向磨，當(dāng)磨到刃口處，再用油石將刃口稍為鐾低一點即可。第二，要適當(dāng)加大尖高（h胡.05d0.07d）和圓弧半徑（R=0.2d），圓弧刃比較淺，從而使B點的刃尖角&丫150以減弱該點處的分屑能力，且又使切屑在一定情況下形成越卷越大的螺卷狀，接著，由于該處刃口

29、主偏角的變化、切屑流出方向的趨勢不同，導(dǎo)致切屑逐次地被撕裂開，最后又實現(xiàn)在B點處分屑的目的。第三，B點的位置應(yīng)選擇適當(dāng)，11=1.73.3毫米（參見表5-9），掌握好外刃所出平直切屑的寬度，在適當(dāng)大的進給量和較低的切削速度配合下，有利于這段切屑在斜擰狀態(tài)中蹩斷，經(jīng)驗表明，切屑過窄而薄不易折斷。當(dāng)鉆頭直徑較小時（d15毫米），可不必在外刃上磨分屑槽，即以B點來代替B點的作用，能達到同樣的目的。（2）外刃鋒角的選擇外刃鋒角不僅影響到切削刃B點的刃尖角&，丫以及分屑和外刃處切屑的排出情況，而且影響到鉆頭的耐用度。不銹鋼的線膨脹系數(shù)較大，孔容易收縮，因此，鋒角大一些為好，同時控制一定的進給量以加大切削

30、厚度，有可能使切削刃避開冷硬層；適當(dāng)加大鋒角，還有利于排屑，因此有利于提高鉆頭的耐用度。但是外刃鋒角又不宜增加過大，如過大則相應(yīng)地會使外緣轉(zhuǎn)點處的刃尖角減小過多，反而不利于提高鉆頭的耐用度。根據(jù)對厚度為52毫米的1Cr18Ni9Ti鋼，用5只切0.4毫米的鉆頭，反復(fù)重磨不同的2值進行試驗，?。哼M給量f=0.2毫米/轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速n=320轉(zhuǎn)/分，v=10.5米/分，乳化液冷卻。試驗鉆型的幾何參數(shù)為：2=135血=11k=0.7毫米，R=2毫米，l=3毫米，而改變外刃鋒角2“的大小為110150。試驗結(jié)果如圖5-6所示。試驗表明，鉆不銹鋼當(dāng)外刃鋒角2呻35140。時，耐用度最好；大鉆頭取較大值。（3）

31、正確地選用切削用量適當(dāng)加大進給量和降低轉(zhuǎn)速，有利于實現(xiàn)斷屑。而且切削用量對鉆頭的耐用度影響很大。從鉆孔試驗中（見表5-10）可以看到，采用姐10.4毫米的鉆頭，當(dāng)進給量不變、轉(zhuǎn)速由320轉(zhuǎn)/分增大到400轉(zhuǎn)/分時，鉆頭的耐用度降低很多；而當(dāng)切削速度不變，進給量由0.2毫米/轉(zhuǎn)增大至0.25毫米/轉(zhuǎn)時，鉆頭的耐用度也有明顯的降低。試驗還表明，切削速度對加工光潔度影響不大。鉆孔時的系統(tǒng)剛性要好特別是鉆小孔時，可用較短的鉆頭以增強鉆頭的剛性。實踐證明，采用短鉆頭其耐用度將比長鉆頭提高310倍。注意充分冷卻一般采用乳化液冷卻，根據(jù)有的試驗對奧氏體不銹鋼采用濃度大(2030)的乳化液可以明顯降低扭矩和軸

32、向力。采用內(nèi)冷卻鉆頭比普通濺入式冷卻，能改善鉆削條件，見效切屑收縮系數(shù)。四、鉆不銹鋼群鉆的特點口訣鉆心稍高弧槽淺，刃磨對稱是關(guān)鍵。一側(cè)外刃淺開槽，時連時分屑易斷。第六節(jié)鉆高錳鋼一、問題的提出在工程機械、礦山機械和越野車輛的制造中，常遇到高錳鋼鑄件，如ZGMn13等。這種鋼的鋼水有良好的流動性，能夠澆出斷面比較薄、形狀較復(fù)雜的鑄件。它在經(jīng)過水韌處理后，可得到很好的韌性和很高的耐磨性，但鉆孔時鉆頭磨損很快。特別是用普通高速鋼麻花鉆來鉆孔，則耐用度更低，因此，如何提高鉆頭的耐用度，是一個突出的問題。二、高錳鋼的特點常用的高錳鋼ZGMn13，含碳0.91.3，含錳1114。這種鋼只有在純粹的奧氏體組織

33、時，才有非常堅韌的性能。因此，鑄件應(yīng)加熱到臨界溫度以上，使碳化物能全部溶解到奧氏體中，而后在水中迅速冷卻，得到均勻的奧氏體組織，這種淬火熱處理即所謂水韌處理。在淬火后，鋼的硬度并不高(HB179229)，但若受到劇烈的沖擊壓力時，鋼就產(chǎn)生強烈的加工硬化現(xiàn)象，硬度會劇增到HB450550。這種材料在受到?jīng)_擊壓力發(fā)生變形的過程中，會消耗那些對鋼表面繼續(xù)作用的沖擊壓力，阻止力的作用傳遞到更深的鋼材內(nèi)層中去。可見，這對切削加工是很不利的。冷加工后，表面層的加工硬化深度決定于負荷的大小和作用延續(xù)的時間，一般表面硬化層厚度為0.3毫米左右。在切削過程中，還會形成氧化層Mn2O3，硬度也很高。高錳鋼在淬火后

34、，若在一定溫度下回火，約到600C左右，塑性即降低很多，變形強化作用減弱，可以改善加工性。高錳鋼的導(dǎo)熱系數(shù)很低，約為碳鋼的1/31/4，而且它的線膨脹系數(shù)較高，約為碳鋼的1.9倍。根據(jù)表5-2可鉆削性分級表所示，其分級指標(biāo)為6、9、7、2，因此難加工的關(guān)鍵在于極高的韌性和很低的導(dǎo)熱率，導(dǎo)致鉆孔中的熱負荷大，鉆削溫度高。三、鉆高錳鋼硬質(zhì)合金群鉆的特點和使用鉆高錳鋼不宜用高速鋼麻花鉆，通常使用鉆高錳鋼硬質(zhì)合金群銷，如圖5-7所示，其特點如下：這種硬質(zhì)合金鉆頭的構(gòu)造與制造，與通用硬質(zhì)合金鉆頭相同。但鉆頭的本體應(yīng)有良好的剛性和強度，一般用40Cr制造，長度也應(yīng)盡可能短些。柄部鉆尾可采用加強型。工件剛性

35、不好時，鉆孔部位的支承面應(yīng)盡可能墊實。刀片材料可用YG8或YW2，鉆頭本體的刀槽寬度比刀片厚度約大0.2毫米。若選用齒冠刀頭，則使用效果更好。切削部分的幾何參數(shù)與幾何角度，與鉆鑄鐵群鉆基本相似，只是將尖高h加高到0.08d，圓弧刃的圓弧半徑R加大到0.4d，以加大B點刃尖的刀尖角，改善散熱條件和強度，使該處既不易崩刃和磨損，又能起到分屑的作用。同時R加大些，有利于對硬質(zhì)合金的刃磨，減緩砂輪的損耗。根據(jù)同樣理由，在外緣處磨出雙重鋒角；并磨出負前角(yc=-15，而把外緣的后角適當(dāng)加大(dnc=12ac=20。刃口的修磨質(zhì)量很重要，應(yīng)該用油石仔細地鐾光，以提高刃面的光潔度，刃口應(yīng)光整，不得有鋸齒。

36、切削液要充足，如有條件，可將整個零件浸在切削液中進行鉆孔。選用切削用量時，從鉆冷硬層嚴重的情況來看，本應(yīng)選用較低的切削速度和較大的進給量，但這樣切削力過大，易使切削刃破損。在選用適當(dāng)?shù)那邢鳁l件下(合理的切削用量和充分冷卻)，可使切削加工中的切削溫度控制在一個較穩(wěn)定的600C左右范圍內(nèi)，這時加工條件較為有利。同時可以觀察到：當(dāng)工件較薄、鉆到出口時，材料達到暗紅的程度。如采用帕6.6毫米的鉆頭，可使轉(zhuǎn)速n=670850轉(zhuǎn)/分，f=0.070.09毫米/轉(zhuǎn)。應(yīng)該指出，在采用上述切削用量的條件下，倘使冷卻不充分，切削溫度過高，由于高錳鋼的線膨脹系數(shù)大，將會導(dǎo)致孔徑收縮，甚至咬死鉆頭。硬質(zhì)合金鉆頭的磨鈍

37、標(biāo)準(zhǔn)很重要。有時盡管聲音較大，只要是連續(xù)均勻的，仍屬于正常的切削。但當(dāng)有刺耳的尖叫聲，甚至是噗噗地響聲時，刃口就應(yīng)該重磨。同時還應(yīng)經(jīng)常觀察外緣轉(zhuǎn)角處的后角和刃帶的磨損情況，一般當(dāng)磨損到1毫米時即應(yīng)重磨，不可疏忽大意。否則當(dāng)磨損過大時，切削負荷增大，將會使整個刀片崩碎，弄得不可收拾。在操作中，嚴禁中途停車，并應(yīng)盡量防止由于負荷大而引起的“悶車”，因為這勢必會造成刀具崩刃，甚至使刀頭完全崩碎。用這種鉆頭鉆高強度鋼、硬鋼材，如逆磁鑄鋼(如50Mn18Cr4)等，效果也很好，它的耐用度和效率比高速鋼群鉆提高五倍以上。四、鉆高錳鋼硬質(zhì)合金群鉆的特點口訣高錳鋼料難鉆削，合金鉆頭負前角，雙重鋒角刃鐾光，暗紅

38、熱鉆效果好。第七節(jié)鉆淬硬鋼和高強度鋼一、問題的提出這里所說的硬鋼材是指經(jīng)過熱處理后，其硬度達到HRC3843，或在零件表面經(jīng)過滲碳、氰化、鍍鉻有一層很薄的表面硬化層的一般結(jié)構(gòu)鋼，或彈簧鋼和工具鋼；以及其他逆磁鋼(如50Mn18Cr4)、軸承鋼、耐熱鋼和特種鋼等難加工材料。這些材料，如用普通高速鋼麻花鉆來鉆孔，鉆頭的耐用度很低，鉆刃磨損很快，有時甚至只能鉆進一個窩，就會發(fā)出叫聲，出現(xiàn)嚴重的燒損。針對材料切削負荷大的特點，如何提高刀具的切削性能，成了一個關(guān)鍵問題。主要的還是從改進刀具材料著手，如采用新型的超硬高速鋼鉆頭，及硬質(zhì)合金鉆頭(參看本章第六節(jié)和第三章第二節(jié))等，潛力很大，效果也好。據(jù)報導(dǎo)：

39、英國針對宇航發(fā)動機用的鉻鉬釩超高強度鋼，強度100130噸力/英寸2(15202000兆帕)，采用硬質(zhì)合金刀片(MITIA)的機夾鉆頭結(jié)構(gòu)，經(jīng)多次比較試驗，用3/4鉆頭選定鋒角2滬130結(jié)構(gòu)軸向前角2=15。和后角ac=8轉(zhuǎn)速n=355轉(zhuǎn)/分，進給量f=0.06毫米/轉(zhuǎn)，取得了良好的效果，鉆孔光潔度好，排屑順利，且耐用度較高。同時，也不放松對現(xiàn)有鉆頭切削部分的改進。只要我們從實際出發(fā)，在改進鉆頭的切削角度上多動腦筋，也能使普通麻花鉆的切削能力有所提高。二、鉆硬鋼材群鉆的特點和使用以鉆彈簧鋼65Mn(HRC3843)為例，根據(jù)表5-2可鉆削性分級表可知，65Mn的分級指標(biāo)為8、1、4、2。顯見，

40、其主要問題是硬度高，強度大，切削力大。可采用鉆硬材料群鉆來進行鉆孔，參見圖5-8。這種鉆型(如圖5-8所示)是從53式基本型群鉆的基礎(chǔ)上演變來的。其特點是：外刃上磨出單邊分屑槽，并適當(dāng)減小它的前角。在鉆硬鋼材的生產(chǎn)實踐中，仍應(yīng)掌握“銳字當(dāng)先，銳中求固”這一原則，即既注意鉆刃的銳利性，又注意它的強固性。當(dāng)實際切削中刀刃上的熱負荷狀態(tài)與刀具保持切削性能的溫度范圍相差較遠時，應(yīng)該敢于“銳字當(dāng)先”，如果只顧保險，一味求固，那是偏于保守的作法。但是當(dāng)在很低的切削用量下，鉆刃上的熱負荷狀態(tài)已接近刀具所能承受的極限時，則應(yīng)對刀刃的強固性給予充分的注意。據(jù)此，在鉆很硬的鋼材時，適當(dāng)減小鉆頭外刃部分的前角，以增

41、強刃口的強固性，保持鉆刃的切削能力，實為一項關(guān)鍵性措施。當(dāng)然，對于不同的硬鋼材，其情況也不完全相同。有的材料硬而脆，宜略減小鉆頭的外刃前角；有的材料雖較硬，但塑性仍較高，切屑作用于刀具壓力的作用點向后移，外刃的前角也可以不減小。總之，可以根據(jù)實際情況，靈活運用。根據(jù)同樣道理，選用較小的鋒角(2滬118和加大月牙槽圓弧半徑，以增強切削刃外緣處和B點刃尖處的刀尖角，增加散熱能力，降低熱負荷。鉆孔時要求系統(tǒng)剛性盡可能好，避免產(chǎn)生振動。為此，除選用剛性大的機床外，且應(yīng)盡量選用短鉆頭。當(dāng)工件剛性不足時，也應(yīng)將鉆孔部位的支承面妥善墊實。切削用量要小些，一般推薦切削速度v=25米/分為宜，進給量f=0.03

42、0.05毫米/轉(zhuǎn)，或用手進刀。對于這種小進給、切削層薄的孔，鉆削時應(yīng)著重考慮切削液的潤滑作用，最好采用切削油，特別是含有極壓添加劑的切削油。例如：含磷的極壓添加劑，具有良好的滲透性，易與金屬產(chǎn)生吸附作用，且能與金屬起化學(xué)反應(yīng)，生成磷酸鐵膜，有利于降低切削中的摩擦和減少刀具的磨損。一般最好不要用乳化液，因為少量的乳化液在切削刃與孔底之間顯得很滑，不利于刀刃對薄切削層的切入。這樣，反而不如干鉆。三、鉆硬鋼材群鉆的特點口訣鉆硬鋼材鉆頭短，前角減小槽磨淺；最好使用切削油，慢轉(zhuǎn)慢進能過關(guān)。第八節(jié)鉆鈦合金一、問題的提出鈦合金是具有較大比強度的金屬結(jié)構(gòu)材料，它比重小（約鋼的一半），強度高（與合金結(jié)構(gòu)鋼相近）

43、。并且有耐腐蝕、耐低溫和高溫強度高等特性。目前，已廣泛應(yīng)用于航空、宇航、造船、化工等工業(yè)中。鈦合金是一種難加工材料，鉆孔中硬化現(xiàn)象較嚴重，刀具磨損較快，尤其是aB相鈦合金（如TC4）的鉆削加工性更差一些。二、鈦合金的特點通常按鈦合金退火后的組織劃分為：a相鈦合金，B相鈦合金和a+B相鈦合金。a相鈦合金（如TA2工業(yè)純鈦等）屬于單項組織的合金。它的特點是高溫性能好，組織穩(wěn)定，但不能進行熱處理強化，故室溫性能不高。且其具有中等塑性，導(dǎo)熱系數(shù)也比a+B相鈦合金的為高，故其鉆削加工性尚可。3相鈦合金，也屬于單相組織的合金，其特點是通過淬火時效處理，可獲得很高的室溫性能。a+3相鈦合金（如TC4）是雙相

44、組織的合金。它有較高的室溫和高溫強度，如在400500C時，ob可達618894兆帕（6385公斤力/毫米2），并有良好的韌性和塑性，可以進行熱處理強化。TC4鈦合金的切削特點有：（1）切屑變形小切屑的變形程度可用切屑變形系數(shù)來表示，從切削試驗中可知，由于鈦合金的塑性較低，切削時變形系數(shù)甚小，接近于1，甚至在較高切削速度v和較大進給量f時，可小于1。切屑在高溫下與大氣中的氧、氫、氮等結(jié)合形成脆化，因此切屑與前刀面的接觸長度短，切削力作用于刀具上接近刃口。（2）切削溫度較高由于導(dǎo)熱系數(shù)甚小，相當(dāng)于45鋼的1/51/7，且切屑與前刀面的接觸長度短，切削熱易集中于切削刃較小的區(qū)間內(nèi)，因此切削溫度較高

45、，加速了鉆頭的磨損。（3）加工硬化現(xiàn)象較嚴重但主要并不是由于鉆孔過程中的切削變形，而是由于鈦的親和力強，不僅有較嚴重的粘刀現(xiàn)象，在高溫下（650C）鈦還很容易吸收空氣中的氧和氮形成硬而脆的外皮，通常，硬化深度為0.10.15毫米，硬度提高2030%，這樣也相應(yīng)地加劇了刀具的磨損。（4）鈦合金的彈性系數(shù)E較小，約為鋼的1/2，因此鉆孔的收縮量較大，也影響到鉆頭的耐用度。國外，為鈦合金的鉆孔設(shè)計了專用鉆頭（帕.329.5毫米），其特點是，鉆芯厚度加大，修磨橫刃，螺旋角為35。原始鋒角2範(fàn)=130并提高了刃溝表面的光潔度，據(jù)稱取得較好的效果。三、鉆鈦合金群鉆的特點和使用根據(jù)上述分析和可鉆削性分級表（

46、表5-2，見群鉆的各種鉆型三），知TC4的分級指標(biāo)為7、1、8、3。應(yīng)該指出，第I、川項指標(biāo)高，笫W項也高于碳鋼，選用的鉆型（參見圖5-9）正是針對這些特點設(shè)計的。（1）由于材料彈性變形較大，孔形易于收縮，故將鉆心尖稍磨偏，偏心值0#0.20.3毫米，以適當(dāng)加大孔的擴張量；并加大主切削刃的后角，減窄刃帶寬度，以減小鉆頭與孔壁、孔底的摩擦。為了控制鉆孔精度，則將鉆尖高h適當(dāng)加大，并減小內(nèi)刃鋒角2t以利于定心。（2）由于刃帶上的粘刀現(xiàn)象較重，因此在外緣轉(zhuǎn)角處磨出小鋒角的過渡修光刃，并使刃帶（副后刀面）減窄，后角加大，使刃口鋒利，同時加大刀尖角,丫改善散熱條件，以避免粘刀現(xiàn)象的發(fā)生。（3）根據(jù)材料硬

47、度高，切屑不易巷曲，切削負荷集中子刃口的情況，適當(dāng)減小主刃的前角以保持刃口具有一定的強度。并將前后刀面鐾光，提高刃面光潔度。四、鉆鈦合金群鉆的特點口訣鈦合金孔易收縮，冷硬、粘刀、積熱多，前角稍小后角大，心偏、尖高、小鋒角。第九節(jié)鉆純銅一、問題的提出紫銅通常包括純銅和無氧銅等。純銅分為五種牌號TOT4,常用的為T1T3含銅(Cu)都在99%以上。表面呈玫瑰紅色，有較高的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和抗腐蝕性能，電氣工業(yè)常用來制造導(dǎo)電機件。在純銅上鉆孔，常遇到的問題有：(1)孔形不圓，成多角形，鉆出的孔上部擴大。(2)孔不光，孔壁有撕痕，有時出現(xiàn)螺線擠痕，出口出現(xiàn)毛刺。軟的純銅切屑不斷，繞在鉆頭上，不安全；而且阻礙

48、切削液流入孔中。有些硬化的純銅切屑又較碎，此時孔也不容易光潔。鉆頭容易在孔中咬住。二、純銅的特點(1)強度、硬度低，切削力小，產(chǎn)生的切削熱也少，切削負荷不大。有很好的導(dǎo)熱性，切削熱大部分由工件和切屑很快地傳出，因而傳給鉆頭切削刃的熱量少，溫度較低，鉆頭的磨損小，不容易產(chǎn)生積屑瘤。工件(純銅)傳熱快，鉆頭(高速鋼)傳熱慢，切削時，由于工件線膨脹系數(shù)大，孔脹大很多，而且工件又比鉆頭冷得快，孔尺寸迅速回縮，所以容易使鉆頭咬死在孔中，尤其是在不加切削液時。（4）純銅的塑性（伸長率）和硬度，在毛坯的制造狀態(tài)不同時有很大差別。如軟純銅伸長率達50%，而硬化了的純銅只有4%，相差12倍。因此鉆軟純銅時，切屑

49、不容易斷；而在已硬化的純銅上鉆孔時，恰恰相反，切屑卻比較碎，在這種情況下我們又希望切屑能稍長一點。根據(jù)表5-2可鉆削性分級表，知軟純銅的分級指標(biāo)為0、7、0、3，而硬化了的純銅分級指標(biāo)為2、0、0、3。已經(jīng)冷作硬化的純銅，可以用退火的方法來降低它的強度和硬度，并恢復(fù)它的塑性和韌性。三、鉆純銅群鉆的特點和使用純銅工件常要求鉆出的孔具有較高的光潔度和精度，如光潔度46,精度H9H10級。這時我們希望最好能用鉆頭直接鉆出所要求的孔，因此孔的加工質(zhì)量（光潔和精確），成了問題的關(guān)鍵。要想得到質(zhì)量較好的孔，應(yīng)注意鉆孔中的許多環(huán)節(jié)，包括鉆頭的切削運動和定心要穩(wěn)，振動小，不打抖；排屑要順利，斷屑要適當(dāng)，不堵不

50、擠；冷卻要充足；孔壁的切削痕跡要小等。還應(yīng)指出，當(dāng)鉆頭剛切入工件時，切削運動和定心是否穩(wěn)，即有無打抖現(xiàn)象，是否存在明顯的振動，是否在孔底出現(xiàn)多棱的振紋等這些都是非常重要的問題。它與群鉆的鉆芯部分密切相關(guān)，因此必須首先予以考慮。這是鉆純銅群鉆的幾何參數(shù)（參看圖5-10，表5-11）的特點和設(shè)計依據(jù)。（1）重要的是鉆芯部分的形狀要合適，以保證切削平穩(wěn)，定心牢靠。其辦法是：適當(dāng)減小內(nèi)刃鋒角，2t1M0120加大鉆尖高，h胡.06d;內(nèi)刃前角的負值要大些，yG-2025圓弧后角減小，oRC羽012并加大橫刃斜角，頡以得到較小的內(nèi)刃切深方向后角op。總而言之，鉆芯部分尖一些，刃稍鈍些，后角小一些，有利于

51、定心、振動輕、不打抖，孔不出多角形。對直徑d超過25毫米的鉆頭，外刃可磨分屑槽，便于排屑，而且可以進一步降低切削負荷。外刃鋒角要適當(dāng)，以利于排屑和改善光潔度，根據(jù)試驗來看，2D=118122。較好。但當(dāng)鉆孔較深，孔光潔度要求不高時，則應(yīng)加大鋒角，改善排屑，參看第十二節(jié)鋁合金的深孔鉆孔。鉆軟純銅，為了使切屑一段段地斷開并順利排出，應(yīng)選用較大的進給量(f)。必要時可以在鉆頭的前面磨出負前角的斷屑面，或采取其他斷屑措施，參見第十節(jié)。鉆硬化的純銅，為避免切屑太碎難以排出，外刃鋒角(2)應(yīng)適當(dāng)加大。必要時，可將外緣刃尖磨出倒角或磨出圓弧刃，以及采用高轉(zhuǎn)速(n)和小進給量(f),以提高孔壁光潔度。例如，鉆

52、頭直徑d=12.4毫米，可采用轉(zhuǎn)速n=10501700轉(zhuǎn)/分，進給量f=0.120.21毫米/轉(zhuǎn)。四、鉆純銅群鉆的特點口訣純銅群鉆鉆心高，圓弧后角要減小，橫刃斜角九十度，孔形光整無多角。第十節(jié)鉆無氧銅一、問題的提出在電氣工業(yè)生產(chǎn)中，常遇到另一種很純的銅，即無氧銅(TU1、TU2)。如上節(jié)所述，純銅有較高的塑性與韌性，但鉆純銅時斷屑還不是很嚴重的問題，采用一般的斷屑方法和適當(dāng)?shù)那邢饔昧?，就能實現(xiàn)斷屑。但是，在無氧銅鉆孔時，除了鉆純銅所遇到的一般性問題外，不斷屑的問題則非常突出，采用一般的斷屑方法很難達到斷屑的目的，切屑常纏繞在鉆頭上，嚴重影響安全和生產(chǎn)效率。二、無氧銅的特點普通純銅除含銅99.9

53、99.95%夕卜，還含氧0.020.06%,這些含氧量相當(dāng)于0.270.45%氧化亞銅(Cu2O)的含氧量，存在于晶界，影響到它的機械性能。而無氧銅含氧僅0.003%，它與普通純銅的不同之處是不含氧化銅，兩者的抗拉強度與伸長率都差不多，但就斷面收縮率來說，普通純銅為73%；而無氧銅則為90%，顯然要高得多。無氧銅在冷作加工時，當(dāng)加工率為90%時，其斷面收縮率仍高達87%。由此可見，無氧銅的斷屑是相當(dāng)困難的。從實踐中也看到，當(dāng)用同一支鉆頭，并采用相同的切削用量，分別鉆純銅與無氧銅工件，得到的切屑收縮系數(shù)就不同，無氧銅的切屑要比純銅厚1/3左右。如用YO=20。的刨刀，吃刀深度aP=1.5毫米，進

54、給量f=0.664毫米/次時，無氧銅的橫收縮系數(shù)Ka=4.2;而純銅的橫收縮系數(shù)Ka=3.2。這說明無氧銅不但斷面收縮率高，能承受很大的塑性變形，而且也容易產(chǎn)生塑性變形。例如用直徑19.7毫米的鉆純銅群鉆，采用相同的切削用量，鉆純銅和無氧銅，雖然得到的切屑厚度不同，但鉆削力卻相差不多，功率消耗也相近。如表5-12所示。三、鈷無氧銅群鉆的特點和使用鉆無氧銅除斷屑較難外，其他特點與鉆純銅時相近。因此，鉆無氧銅斷屑群鉆實質(zhì)上是在鉆純銅群鉆鉆型的基礎(chǔ)上稍加改動，采取了新的斷屑措施，以達到斷屑的目的。這種鉆型如圖5-11所示。其特點是：在外刃處由負的端面刃傾角修磨成正刃傾角入t。由于正刃傾角的作用，當(dāng)切

55、屑離開刃口向上流動時，即向加工表面(即孔底)方向流去，待碰到孔底后折向孔壁再向外排出，大大增加了切屑的附加變形。經(jīng)觀察，切屑堆擠得比正常情況下的切屑要厚得多，這表明在形成過程中切屑的變形加大了。切屑在排出過程中，還與孔壁及鉆頭的螺旋槽不斷摩擦和受到它們的阻擋變形增大;而且厚薄不一，出現(xiàn)不均勻的現(xiàn)象，在切屑較薄的部位產(chǎn)生薄弱環(huán)節(jié)，加上主軸有很高的轉(zhuǎn)速，致使切屑在離心作用的甩動下，得到斷屑。(2)在達到斷屑的過程中，鉆削力有所增加，容易引起切削振動(打抖)。為了保證切削平穩(wěn)，不出多邊形，鉆芯部位的幾何參數(shù)要起到保證定心可靠的作用，即應(yīng)使橫刃斜角盡可能大些(2=90，以減小內(nèi)刃的側(cè)后角；鉆尖高由h=

56、0.06d增加到0.08d;內(nèi)刃鋒角略減小(2t何0;圓弧半徑也要適當(dāng)減小，由R氣0.150.2)d減到0.1d。外刃部分的幾何參數(shù)基本上與鉆純銅群鉆相同，但也要稍加改變，即不再磨出單邊分屑槽，以有利于斷屑，因此外刃長可稍減小，由l=0.3d改為0.25d;后角也稍減小，由ac胡215。減小到1012以有利于消除切削中的振動；外刃鋒角在一般情況下可以不變(2Q=120，但若鉆較深孔時，2也可略為加大，以有利于排屑。若要求孔的光潔度較高時，夕卜刃的外緣轉(zhuǎn)角處也可按精孔的要求采取適當(dāng)?shù)拇胧?。關(guān)鍵在于外刃應(yīng)修磨出適當(dāng)?shù)恼亩嗣嫒袃A角，淀-1222直徑小的鉆頭可采用較大值；外刃前角也應(yīng)略為減小，YC=

57、1525當(dāng)修磨正的端面刃傾角時，半徑R入應(yīng)與圓弧刃半徑R配合恰當(dāng)，使R入與R的最低點相接近，過渡圓滑。通常選用R入-.04d比較合適，這是斷屑與否的關(guān)鍵。R入小些有利于斷屑，但若過小，則切削力增大，易引起振動，并會降低加工光潔度。由于外刃處修磨出正刃傾角，也會影響到圓弧刃，使其前角有所減小，因此可將圓弧后角適當(dāng)加大，即由R胡012。增加到1215鉆無氧銅斷屑群鉆切削部分的幾何參數(shù)見表5-13。必須注意，在修磨正刃傾角時，將會引起外刃和圓弧刃幾何參數(shù)的變化。例如直徑218.5毫米的鉆頭，會使外刃鋒角22增大10左右，尖高h增高約0.25毫米，外刃長l增長約0.5毫米。因此在修磨正刃傾角之前，應(yīng)使

58、上述幾種參數(shù)適當(dāng)減小。鉆無氧銅要想得到良好的斷屑，正確選用切削用量也很重要。通常在不產(chǎn)生振動和不發(fā)生悶車的情況下，由于加工材料的強度低，導(dǎo)熱率高，鉆頭刃口上的熱負荷還不十分嚴重，允許選用較高的切削速度v=4080米/分。而進給量一般應(yīng)選用較小值，f=0.030.19毫米/轉(zhuǎn)，若進給量選得過大，則不利于無氧銅的斷屑效果以及加工精度和光潔度。為了盡可能減輕鉆頭切削刃上的熱負荷，改善孔的加工質(zhì)量，應(yīng)盡量采用乳化液冷卻。四、鉆無氧銅群鉆的特點口訣無氧銅料塑性高，外刃磨出正傾角，鉆心定穩(wěn)不發(fā)顫，慢進快轉(zhuǎn)促斷屑。第十一節(jié)鉆黃銅一、問題的提出銅(Cu)與鋅(Zn)的合金稱為黃銅，銅與錫(Sn)或鋁(Al)、

59、鉛(Pb)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鈹(Bo)等元素的合金稱為青銅。黃銅有一定的強度、硬度、耐蝕性和耐磨性，以及較好的導(dǎo)電性。所以，它在機械工業(yè)中常用來作耐磨襯套和抗腐蝕零件，在電氣工業(yè)中常用來制造各種機件。青銅比黃銅在機械性能和耐蝕性上都好，因此在機械工業(yè)中也常用。兩者加工性能類似，所以我們著重對黃銅加以分析。鉆黃銅最突出的問題是：容易產(chǎn)生“扎刀”現(xiàn)象。產(chǎn)生“扎刀”，輕則使孔出口處劃壞和有毛刺或使鉆頭崩刃，重則鉆頭切削部分扭壞，鉆頭折斷，出事故。二、黃銅的特點鉆孔中常遇到的是鑄造黃銅，如ZHPb59-1和H62、HPb59-1。它的特點是：強度和硬度低，切削負荷小。鑄造黃銅塑性較小，切屑較碎

60、，與鑄造青銅、鑄鐵相類似。而壓力加工軟黃銅的塑性較大，切屑也不易斷。黃銅、青銅、鑄鐵、夾布膠木等強度低、硬度低、塑性小、組織粗松的材料，在切削中，當(dāng)切削刃鋒利時都容易產(chǎn)生不同程度的“扎刀”問題，其中以黃銅和膠木最為突出。用鉆頭擴孔，當(dāng)切削刃很鋒利（前、后角較大）時，也會產(chǎn)生“扎刀”。所謂“扎刀”就是一種“自動切入”的現(xiàn)象,例如用手進刀鉆黃銅孔,手可以感覺到用來轉(zhuǎn)動進刀手輪的力很小，而當(dāng)剛鉆透工件時，由于軸向力突然降低，主軸彈性系統(tǒng)迅速回彈，使進給量瞬時加大，則明顯地看到鉆頭自動扎下去，很不安全。如圖5-12所示，鉆頭扎下，孔形劃壞。從切削力示波圖,如圖5-13a所示,也可以看出,當(dāng)鉆尖剛出孔口