孔加工刀具专项介绍

,29,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,PTS:,2024/9/21,Click to edit Master title style,孔加工刀具专项介绍,目录,2,3,4,钻头的相关理论与使用介绍,铰刀的相关理论与使用介绍,丝锥的介绍,1,前言,前言,钻，铰，攻丝是最常见的孔加工工艺。除此之外，常见的还有扩孔、镗孔、拉孔、磨孔、珩磨孔和研磨孔等还有电火花、超声波、激光加工等新工艺。由于孔加工刀具的工作部分在工件内表面里工作，使刀具的某些结构尺寸受到限制，因而引起了一些突出问题，主要有：容屑排屑问题、刀具的强度、刚度及导向问题、散热冷却问题、针对不同产品规格繁多，加工过程不易观察的问题等。这就要求对孔加工的刀具的设计，制造和应用的规律进行研究和归纳。总结出适应生产实际的，可操作性强的经验来指导日常的刀具工作。本文就对钻头，铰刀，丝锥三种刀具在理论分析的基础上进行实际应用的总结。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头的基本结构介绍,钻头由三部分组成：,尾,部，颈部，工作,部,分。,钻,头的工作部分有,排,屑槽，是容屑和,排屑的通道。主切,削刃由钻芯连接，,为增加强度，钻芯,制成正锥。,钻头的相关理论及使用介绍,前刀面：螺旋槽的螺旋面；,主后刀面：与工件过渡表,面,(,孔底,),相对的端部两曲面；,副后刀面：与工件已加工,表,面,(,孔壁,),相对的两条棱边。,主切削刃：螺旋槽与主后,刀,面,的两条交线；,副切削刃：棱边与螺旋槽,的,两,条交线；,横刃：两后刀面在钻心处,的,交,线构成。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头的主要几何参数,螺旋角,：钻头螺旋槽最外缘处螺旋线的切线与钻头轴线间的夹角为钻头的螺旋角,。,钻头的顶角：为两主切削刃在与其平行的轴向平面上投影之间的夹角,。,钻,头的主偏角：,它,是主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。由于主切削刃各点基面位置不同，故主切削刃各点的主偏角是变化的。,端面刃倾角,ST,：主切削刃上任一点的端面刃倾角是在端面投影中主切削刃与基面间的夹角,。,还,有前角，后角，横刃角度等。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头几何参数,标,注规范,钻,头的几何参数对,加,工效果有着直接,的影响，刀具管理,工,程师需要根据加,工效果更改设计的,几,何参数，这个工,作的基础是图纸标,注要准确完整。刀,具管理为此制定了,钻,头图纸标注要求和,图,纸标注模板，供审核图纸使用。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头切削参数,1,切削速度,v,：指钻头主切削刃外缘处的线速度。,2,进给量,f,、,af,、,vf,：,每,转进给量,f(mm/r),：钻头或工件每转一转，它们之间的轴向相对位移。,每,齿进给量,af(mm/z),：钻头或工件相对钻头每转一个刀齿，它们之间的相对,位,3,背吃刀量（钻削深度）,ap,4,由背吃刀量，主偏角，进给量决定,的切削厚度，切削宽度和切削面积。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头切削参数的选择,钻,头切削参数选择要考,虑的因素很多。最主要,的是要,考,虑钻头材质，,和工件材质。右表就是,最常见钨钴类硬质合金,无涂层麻花钻头加工不,同直径的各类材料切削,参数的选择范围。,钻孔深度,1,D,2,D,3,D,4,D,5,D,8,D,12,D,修正系数,KFv,1.3,1.2,1.0,1.0,0.8,0.7,0.6,钻头的相关理论及使用介绍,在材料的允许范围内，,就,要进一步综合考虑节,拍，成本因素，最终选,择合适切削参数。,钻头的相关理论及使用介绍,钻头在使用过程中还有一项重要的工艺参数就是冷却液的压力和流量。,柄径 ,mm,钻头直径 ,mm,切削液孔直径 ,mm,压力,10bar,压力,20bar,压力,30bar,6,3.0-6.0,0.5,0.9-1.1,1.2-1.4,1.8-2.0,8,6.1-8.0,0.9,2.0,2.8,4.0,10,8.1-10.0,1.2,3.6,5.1,7.2,12,10.1-12.0,1.3,4.2,6.0,8.5,14,12.1-14.0,1.6,6.4,9.0,12.5,16,14.1-16.0,2.0,10.0,14.0,20.0,18,16.1-18.0,2.2,12.0,17.0,24.0,20,18.1-20.0,2.5,15.5,22.0,30.0,钻头的相关理论及使用介绍,钻头失效分析,除,了正常磨损，,钻,头还有包括折,断，崩刃，积屑,瘤等失效形式，,右,表是针对一些,常,见失效形式的,分,析和采取的一,些对应措施。可,为日常生产问题,解,决提供参考。,失效模式,原因分析,解决方法,切削刃损严重,冷却液不足,使用内部冷却液供应时，检查冷却润滑液 使用外部冷却液供应时，提高冷却液压力调整机床工作台冷却液喷嘴位置,切削条件,降低切削速度，增加进给量,横刃破裂,夹持,检查夹持精度，使用液压刀柄或高精度夹持系统，控制钻头顶端跳动小于,0.03mm,加工表面不平,钻入表面应平,重磨后刀刃形状不适当,修磨左右对称,切削条件,提高进给量,Land wear,积屑瘤,冷却液不足,使用内部冷却液供应时，检查冷却润滑液 使用外部冷却液供应时，提高冷却液压力 调整机床工作台冷却液喷嘴位置,切削条件,将速度提高,20%-30%,主切削刃碎裂,夹持,检查夹持精度，使用液压刀柄或高精度夹持系统，控制钻头顶端跳动小于,0.03mm,积屑瘤导致,检查切削参数，提高切削速度,定期检查积屑瘤,热裂纹,切削条件,冷却液供应不充分,副切削刃崩刃严重,工件移动,稳定工件加持并检查刀具的稳定性,冷却液不足,使用内部冷却液供应时，检查冷却润滑液 使用外部冷却液供应时，提高冷却液压力调整机床工作台冷却液喷嘴位置,钻头错误,选择韧性更好的材质,切削条件,检查出口时加工参数，将出口进给量降低,15%-20%,加工孔大,切削条件,提高切削速度或减少进给量,夹持,检查夹持精度，使用液压刀柄或高精度夹持系统，控制钻头顶端跳动小于,0.03mm,钻头悬伸长,减少钻头悬伸,钻头错误,检查钻头直径,减小钻头顶角,改变韧带宽度,加工孔小,切削液不足,使用内部冷却液供应时，检查冷却润滑液 使用外部冷却液供应时，提高冷却液压力调整机床工作台冷却液喷嘴位置,切削条件,降低切削速度，增加进给量,钻头错误,检查钻头直径,改变韧带宽度,孔直线度位置度不良,夹持,检查夹持精度，使用液压刀柄或高精度夹持系统，控制钻头顶端跳动小于,0.03mm,切削条件,降低入口时的进给,钻头错误,增大钻头顶角,增大钻头后角,钻头悬伸长,减少钻头悬伸,工件移动,稳定工件加持并检查刀具的稳定性,钻头断裂,夹持,检查夹持精度，使用液压刀柄或高精度夹持系统，控制钻头顶端跳动小于,0.03mm,工件移动,稳定工件加持并检查刀具的稳定性,切削液不足,使用内部冷却液供应时，检查冷却润滑液 使用外部冷却液供应时，提高冷却液压力调整机床工作台冷却液喷嘴位置,切削条件,降低进给量,钻头悬伸长,减少钻头悬伸,铰刀,的,相关理论及使用介绍,铰刀的结构,铰刀的基本结构由柄部、颈部和工作部分组成，工作部分包括切削部分和校准部分,。,切削部分用于切除加工余量；校准部分起导向、校准与修光作用，它也是重磨切削齿后的后备部分,。,校准部分又分为圆柱部分和倒锥部分。圆柱部分保证加工孔径的精度和表面粗糙度要求；倒锥部分的作用是减小铰刀与孔壁的摩擦和避免孔径扩大等现象。,铰刀的相关理论及使用介绍,铰刀结构特点及对使用的影响,1.,铰刀的直径和公,差,：,铰刀的直径是指铰刀圆柱校准部分的刀齿直径，它直接影响到被加工孔的尺寸精度、铰刀的制造成本及使用寿命。,铰刀工作时，由于刀刃的径向跳动、工件与刀具的安装偏差、积屑瘤的作用以及被加工材料、铰削用量、切削液等因素的影响，铰出的孔往往要比铰刀校准部分的实际直径大，即产生所谓,“,扩张,”,现象。,在铰削时，也会发生铰出的孔径小于铰刀校准部分的实际直径，即产生孔的,“,收缩,”,现象。例如，加工薄壁的韧性材料或用硬质合金铰刀高速铰孔时，铰后孔因弹性恢复而缩小。,铰刀的相关理论及使用介绍,确定铰刀直径和公差时，应考虑被加工孔的公差、孔的扩张量或收缩量,(P,或,P1),，铰刀使用所需的储备量,H,和铰刀本身的制造公差,G,。例如，使用,PCD,铰刀加工铝件，考虑孔的收缩等问题，一般可选择被加工孔的上偏差的,80%,作为铰刀制造公差的上偏差,。,2.,铰刀的齿,数,：,铰刀的齿数不能过少，否则加工出的孔达不到要求；齿数过多，容屑槽尺寸小，刀齿强度削,弱,。,铰,刀齿数一般取为,4,12,个。为便于测量铰刀的直径，齿数应取偶数。,铰刀的相关理论及使用介绍,3.,刀齿在圆周上的分,布,：,齿在圆周上的分布一般都是等距离分布的。等距离分布的刀齿制造简,单,，但不等分齿铰刀铰高精度孔时，,在孔的表面质量及圆度方面都有所改善。大直径铰刀效果较明显,。,4.,铰刀齿槽形,状,：铰,刀有不同的齿被，齿,形，齿槽设计，需要,根,据加工情况搭配选择，例如,铰,刀的齿槽方向有直槽和螺旋槽两种。直槽铰刀的制造、刃磨及检验等都比较简单方便，因此在生产上大量应用。螺旋槽铰刀切削平稳不易振动，并能顺利铰出有轴向凹槽,(,如键槽,),的孔。,铰刀的相关理论及使用介绍,5.,铰刀的几何参数：,1,）主偏角,Kr,：一般可把主,偏角看,成是切削部分的锥角。主偏角的大小主要影响导向、切削厚度和径向和轴向切削力的大小，影响被加工孔的表面质量和精度,。,选用过大的主偏角则切削部分太短，导向性差，轴向力大；过小的主偏角使切削厚度过小，切屑变形大，径向力大,。,2,）前角,0,：铰孔的余量不大，切屑很薄，前角对切屑变形的影响不显著。为制造方便，一般前角取为,O,。,加工韧性材料时，为减小切屑变形，可取,5,10,。,3,）后角：为使重磨后铰刀径向尺寸不致变化太大，后角不要过大，一般为,6,10,。,4,）,刃带：切削部分应当磨尖不留刃带，而校准部分可留出刃带，以便保证有良好的导向及修光作用，同时也便于铰刀的检验，但刃带也不能过大，否则将增加与孔壁的摩擦，一般刃带取为,0.2,0.4mm,。,铰刀的相关理论及使用介绍,铰刀使用的主意事项,1,铰刀的刃,磨,：,铰,刀刀齿必须锋利且具有好的表面质量，表面粗糙度不能大于,Ra0.4,0.2,。,铰,刀用钝后，只重磨切削部分的后刀面，重磨后切削刃不得有缺口、崩刃现象。一般，刃带应经过仔细研磨并适当控制刃带宽度,。,高,速钢铰刀采用立方氮化硼砂轮磨削，硬质合金铰刀采用人造金刚石砂轮磨削后，能提高铰孔质量和铰刀耐用度,。,铰刀的相关理论及使用介绍,2,合理选择切削用,量,：,铰孔时，在直径方向的余量可取为：粗铰,0.15,0.5mm,；精铰,0.05,O.2mm,。余量太大时，则孔的精度不高，表面粗糙，铰刀耐用度降低；过小时，则切不掉上道工序的痕迹。,铰孔时的进给量应根据孔径、精度及表面粗糙度要求选择。一般，粗铰可采用的进给量为,0.8,l.2mm,r,；精铰时为,0.7,l.0mm,r,；铰削铸铁时为,0.8,1.6mm,r,。小直径铰刀应适当减小其进给量。,粗,铰钢件孔时，切削速度为,6,14m,min,；精铰时为,2,4m,min,；加工铸铁时为,(,硬质合金铰刀,)12,20m,mm,。用单刃硬质合金铰刀加工铸铁孔时，可适当提高切削速度和减小进给量，如：切削速度为,60m,min,，进给量为,0.05mm,r,。,铰刀的相关理论及使用介绍,3.,正确选择冷却润滑液,铰,孔时正确选择和使用冷却润滑液特别重要，它不仅能提高表面质量和刀具耐用度，而且可抑制振动、消除噪声。使用煤油、机油及乳化液等都能起一定好效果，采用有添加剂的极压切削液效果更为显著。,挤压螺纹小径超差问题介绍,GF6,区域铝合金加工使用多种挤压丝锥。使用过程中经常出现螺纹小径通止规止端通过问题，引发客,户抱怨，下表为粗略统计今年以来,该问,题发生次数。,该问,题多数通过换刀暂时解决，包括更换底孔钻头和丝锥，也带来刀具成本方面的问题，下表为,GF6,区域挤压丝锥设定寿命与实际寿命比较。,GF6,区域挤压丝锥换刀数据分析,GF6,区域挤压丝锥换刀数据分析,分析数据，挤压丝锥达不到寿命的主要原因是螺纹小径超差，下表为螺纹小径问题换刀次数占不到寿命换到次数比例,挤压螺纹与切削螺纹区别,要分析挤压螺纹小径超差的原因就要先了解挤压螺纹和切削螺纹的区别；切削螺纹由于切削出来的材料晶粒结构，其容许的载荷是有限的，同时，齿侧误差很容易产生，这导致螺纹上的压力分配不均限制承载强度；挤压螺纹的材料晶粒没有被切削或切断，材料本身强度增加，切削螺纹普遍存在的齿侧角误差通过挤压方式被防止，,不完整的小径对于挤压螺纹很典型，不会对螺纹强度产生影响。,挤压加工使材料在齿侧特别在齿根区域得以加强。材料结构上的增强对振动性能以及动态压力下螺纹的抵抗力具有积极影响。,挤压螺纹与切削螺纹区别,下图是挤压,螺纹,和切削,螺纹,的显微照片和结构图,切削,螺纹,显微图片 挤压,螺纹,显微图片,切削,螺,纹结构图片 挤压丝锥结构图片,挤压螺纹与切削螺纹区别,因,为这些区别所以挤压,螺纹,和切削,螺纹,对螺纹小径的公差要求是不一样的，,中华人民共和国机械行业标准,JB/T 7428-94,挤压丝锥标准中规定：螺纹小径公差由制造厂自行规定。以我们变扭器壳体生产线,TCH2007,挤压丝锥加工的,M8,*,1.25,公制内螺纹孔为例：小径通止规范围为,8.376mm-8.676mm,符合的是,DIN ISO 1502,标准对于,切削内螺纹,小径公差范围的要求。我没有查到该标准对挤压螺纹的标准。但是查到,DIN 13,标准对于,M8,*,1.25,公制,挤压内螺纹,小径公差要求为,8.376mm-8.751mm.,两者直径上差相差,0.075mm,。这就是我们的挤压内螺纹检具小径通止规止端通过的频率高的原因！,挤压螺纹与切削螺纹区别,下表是,GF6,区域所有挤压内螺纹和切削内螺纹小径公差范围比较：,刀具号,根据,DIN 13-50,挤压螺纹内螺纹小径范围（,mm,）,根据,DIN ISO 1502,切削螺纹内螺纹小径范围（,mm,）,TCH1003,8.376-8.751,8.376-8.676,TCH1009,10.106-10.531,10.106-10.441,TCH1012,4.917-5.217,4.917-5.153,TCH2007,6.647-6.982,6.647-6.912,TCH2017,4.917-5.217,4.917-5.153,PCH1003,8.376-8.751,8.376-8.676,PCH1009,10.106-10.531,10.106-10.441,PCH1012,4.917-5.217,4.917-5.153,PCH2007,6.647-6.982,6.647-6.912,PCH2017,4.917-5.217,4.917-5.153,TTC1006,4.917-5.217,4.917-5.153,TTC1015,6.647-6.982,6.647-6.912,TTC1018,8.376-8.751,8.376-8.676,TTC2005,6.647-6.982,6.647-6.912,TTC3004,6.647-6.982,6.647-6.912,TTC5013,4.917-5.217,4.917-5.153,PTC1006,4.917-5.217,4.917-5.153,PTC1015,6.647-6.982,6.647-6.912,PTC1018,8.376-8.751,8.376-8.676,PTC2005,6.647-6.982,6.647-6.912,PTC5013,4.917-5.217,4.917-5.153,问题解决方法及成本分析,解决该问题的根本办法是将更换掉现在使用的检具。,更换检具后的优点：,1,，质量评价更加科学，减少工费避免过度加工造成浪费。,2,，现场减少不必要换刀次数，减少工作量。,3,，刀具成本降低，调刀次数减少。,更换检具存在的困难：,1,，涉及多个部门，需要刀具区域甚至,PTS,部门出面协调拉动。,2,，一次性更换检具需要增加成本。,问题解决方法及成本分析,虽然更换检具会一次性增加成本，但考虑刀具,CPU,下降，成本方面是有利的。下表为,GF6,各挤压丝锥的实际,CPU,和解决小径超差问题后的预计,CPU,。,预计,GF6,区域总,CPU,可以节省,0.15,元，按照每年,600000,产量计算年节约费用,9,万元。这是丝锥费用，钻头成本也会相应降低。,感谢聆听,!,