新型深孔鏜削刀具Dimple鏜桿

  與外圓和端面加工相比較，內(nèi)孔鏜削容易產(chǎn)生各種故障。在加工過程中，刀片切削刃在孔內(nèi)部，肉眼無法觀察，因此不易查明故障起因，這將給操作者帶來諸多不便。

內(nèi)孔加工的主要故障是由顫振和排屑不良引起的加工表面質(zhì)量下降和刀具崩刃、折斷等。其中，顫振是重要的原因之一。顫振的產(chǎn)生緣于刀具伸出長度與刀桿直徑之比（L/d）過大，刀具剛性不足。另外，鏜刀與鉆頭不同，鉆頭有兩個切削刃參加切削，是一種相對平衡的刀具，而鏜刀則是由一個切削刃參加切削，即所謂的單點切削刀具，因此受撓曲和扭轉(zhuǎn)性能的影響十分明顯，極易誘發(fā)顫振。

為了抑制顫振的產(chǎn)生，在實際生產(chǎn)中通常都采取如下一些措施：①盡可能縮短刀具伸出長度；②降低切削速度；②加大進給量，讓切削力轉(zhuǎn)移至軸向一側(cè)；③使用大前角刀片或正前角刀片，以降低切削力；④減小刀尖圓弧R，以降低吃刀抗力；⑤在小切深加工時，減小切削刃倒棱寬度，以保持良好的切入性能。

但以上措施均受到切削條件的制約，有時甚至會適得其反，使消除顫振成為十分棘手的難題。如工件需要進行深孔加工時，鏜刀伸出長度就無法縮短；降低切削速度便會降低加工效率；加大前角，容易產(chǎn)生崩刃；減小刀尖圓弧R，將使表面粗糙度惡化等。尤其在深孔、盲孔加工中，切屑很難從加工孔中排出，繼續(xù)切入，刀具極易崩刃或劃傷已加工表面。切屑堵塞嚴重時，還可能導致刀具折斷。尤其在加工小直徑深孔時，由于刀具與被加工材料間的余隙非常小，排屑更加困難，故障也會更多。

深孔鏜削加工的棘手問題層出不窮，因此，用戶迫切希望工具廠家能開發(fā)出高效率和高可靠性的鏜削工具。日本三菱綜合材料公司為滿足用戶的這種要求，最近開發(fā)出一種防振性能優(yōu)異的dimple鏜桿，有鋼制整體式和硬質(zhì)合金制刀桿兩種類型，下面介紹其特點和切削效果。

一、鋼制dimple鏜桿

1．特點

鋼制整體式dimple鏜桿在設計刀具形狀時，著重考慮在保持良好剛性的前提下，盡可能減輕鏜削頭重量，從而大幅度提高消減振動的阻尼性能。鋼制dimple鏜桿的特點如下：

（1）在鏜削頭背面加工有深窩，可減輕頭部的重量。
（2）截面形狀可抑制刀具變形，輕型鏜削頭可減輕顫振，伸出長度達過去同類產(chǎn)品的5倍。
（3）兩個方向均有容屑槽，排屑性能良好。
（4）刀桿側(cè)面有激光打印的刻度，便于操作者參照應用。
（5）刀體進行過Ni基物質(zhì)涂層處理，呈銀白色，與過去的發(fā)黑處理相比，防銹性能和使用壽命均有較大提高。
（6）刀片有80°、55°及35°菱形、80°凸三角形、正方形、三角形等多種形狀，可滿足不同加工的需要。
（7）刀桿直徑有φ8～25mm六種規(guī)格，供80°菱形、三角形、凸三角刀片使用；φ10～20mm四種規(guī)格，供55°菱形刀片使用。
（8）刀片采用11°正前角，切削鋒利度優(yōu)異；斷屑槽采用MV型，排屑性能良好；此外，還有一種磨制的斷屑槽，可進一步提高加工表面精度。
（9）刀片材料有硬質(zhì)合金、超高壓燒結(jié)體及各種涂層刀片，均已實現(xiàn)標準化。

2．切削效果

（1）消減振動及防止變形

用φ16mm刀桿的dimple鏜桿與原有的鏜桿在同等條件下加工L/d＝5深孔時，dimple鏜桿消減振動效果提高21％。另外，由于dimple鏜削頭采用了最佳形狀配置，軸向力和徑向力沿著截面分配合理，與原有鏜桿相比，刀具變形量減少17％。

（2）斷屑效果

dimple鏜桿采用的MV型斷屑槽,是由球狀凹槽和另外兩個斜槽壁組合而成的新型斷屑槽結(jié)構(gòu),具有廣泛的切屑處理功能。切屑被分斷為有規(guī)則的細小卷曲形狀，排屑流暢，且不會劃傷已加工孔的表面。

（3）加工實例

在切深0.5mm、進給量0.1mm/r、切削速度80m/min、刀具伸出長度L/d＝5的條件下加工SCM440材料時，其他公司的鏜桿易出現(xiàn)顫振，不少加工表面被劃傷，而dimple鏜桿卻可平穩(wěn)加工，加工表面質(zhì)量良好。如切削速度提高至160m/min、L/d＝4，其他公司的鏜桿加工后，在加工面上會留下明顯的波紋狀顫振痕跡，而dimple鏜桿的加工面則非常光滑平整，精度仍可保持在極為優(yōu)異的水平上。

二、硬質(zhì)合金dimple鏜桿

1.特點

硬質(zhì)合金的彈性模量為鋼的3倍以上，因此，材料本身就具有良好的抗顫振性能。三菱綜合材料公司采用的硬質(zhì)合金比一般的硬質(zhì)合金具有更高的剛性，是一種防振性能良好的工具材料。此種鏜桿的頭部仍由鋼制作，柄部為硬質(zhì)合金，其結(jié)合形狀采用錐形結(jié)合方式。此種方式可提高兩者的結(jié)合強度。由于硬質(zhì)合金鏜桿剛性良好，其伸出長度約為鋼制鏜桿的1.6～2倍。

硬質(zhì)合金dimple鏜桿供油孔的位置結(jié)構(gòu)可保證冷卻液直接流向切削刃，這一特點對于深孔加工極為重要。內(nèi)部供液效果可使切屑排出變得十分流暢，所用刀片可選80°菱形刀片或經(jīng)濟適用的三角形刀片。刀桿直徑有φ8～20mm共五種規(guī)格，其中兩種短柄（相當于全長的1/2、2/3）和三種標準長度，可根據(jù)工件情況酌情選取。

2.加工效果

在切削速度80m/min、切深0.5mm、進給量0.1mm/r、伸出長度L/d＝8的條件下，加工SCM440(185HB)，其他公司同類鏜桿加工出的工件表面帶有明顯的顫振痕跡，而硬質(zhì)合金dimple鏜桿加工出的表面卻十分光滑，與車削痕跡類似。L/d＝8的鏜削加工是一種非常困難的加工，硬質(zhì)合金dimple鏜桿由于具有良好的減振效果，因而在如此苛刻的條件下，仍能進行高精度的穩(wěn)定切削。