可轉(zhuǎn)位鉆頭的發(fā)展動(dòng)向 

   可轉(zhuǎn)位鉆頭是一種作為切削刃的刀片可更換的工具，與普通鉆頭相比，其直徑較大，不過(guò)最近已開發(fā)出φ10mm的小型可轉(zhuǎn)位鉆頭。目前，可轉(zhuǎn)位鉆頭已系列化，幾乎可以涵蓋整體式鉆頭系列的各類產(chǎn)品。鉆頭刀片一般采用涂層硬質(zhì)合金材料制作，只有少數(shù)產(chǎn)品采用燒結(jié)高速鋼、金剛石燒結(jié)體、CBN燒結(jié)體等材料。可轉(zhuǎn)位鉆頭通常只有1個(gè)刀片，也可有兩個(gè)刀片，即分別為中心齒和外周齒。在進(jìn)行大直徑孔加工時(shí)，鉆頭可安裝2個(gè)以上的刀片。裝單個(gè)刀片的鉆頭與整體式鉆頭類似，尖端為三角形狀，這樣可減小切削阻力；為了便于切屑的分?jǐn)�，刀片均帶有斷屑槽。刀片夾緊方式因廠家而異，在多數(shù)情況下，均采用1個(gè)或幾個(gè)螺釘緊固刀片。當(dāng)帶有2個(gè)以上刀片時(shí)，刀片形狀和斷屑槽形狀均各不相同。最近這一趨勢(shì)尤為明顯。 

    可轉(zhuǎn)位鉆頭開發(fā)的初期，只能加工深度為鉆頭直徑3倍左右的孔，目前已發(fā)展到可加工5D～8D(D為鉆頭直徑)的深孔。在加工那些孔規(guī)格統(tǒng)一的零件時(shí)，使用可轉(zhuǎn)位鉆頭效果最為明顯。例如，利用裝有多刀片的鉆頭，可同時(shí)對(duì)孔入口處進(jìn)行倒棱和锪孔等作業(yè)，這對(duì)提高孔加工效率是極為有利的。 

    CNC孔加工技術(shù) 

    CNC切削是使切削加工更加合理化的加工方式，進(jìn)行CNC孔加工時(shí)，可采用具有多方向切削功能的立銑刀、螺旋切削插補(bǔ)及等高切入插補(bǔ)等方式，它要求選用盡可能少的刀具來(lái)對(duì)少量孔進(jìn)行最為合理的加工。近來(lái)，生產(chǎn)中采用高速銑削方式進(jìn)行孔加工即為此類加工的應(yīng)用實(shí)例。高速銑削具有下述特點(diǎn)： 

    (1)利用球頭立銑刀和螺旋插補(bǔ)的鉆頭，可進(jìn)行鏜削和倒棱加工； 

    (2)球頭立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行錐度孔的連續(xù)加工； 

    (3)加工螺紋用的立銑刀配合螺旋插補(bǔ)法，可進(jìn)行各種螺紋孔加工； 

    (4)立銑刀配合等高切入插補(bǔ)，可對(duì)孔進(jìn)行半精加工和精加工。 

    總之，利用工具插補(bǔ)功能，可對(duì)任意尺寸的高精度孔進(jìn)行高效率精密加工。尤其在采用高速銑削時(shí)，各刀齒所承受的負(fù)荷相對(duì)較輕，因而用同一把涂層硬質(zhì)合金立銑刀，可對(duì)多種被加工材料進(jìn)行高速高精度孔加工。今后，這種加工方式可望進(jìn)一步用于干式切削領(lǐng)域。 

    高速高精度孔加工 

    除采用CNC切削方式對(duì)孔進(jìn)行精密加工外，還可采用鏜削和鉸削等方式對(duì)孔進(jìn)行高精度加工。隨著加工中心主軸的高速化，已可采用鏜削工具對(duì)孔進(jìn)行高速精密加工。據(jù)報(bào)道，目前在鋁合金材料上進(jìn)行φ40mm左右的鏜削加工時(shí)，切削速度已可提高到1500m/min以上。在用CBN燒結(jié)體作切削刃加工鋼材、鑄鐵及高硬度鋼時(shí)，也可采用這樣的切削速度。預(yù)計(jì)，今后鏜削加工的高速化將會(huì)迅速普及推廣。 

    為了實(shí)現(xiàn)鏜削加工的高速化和高精度化，必須注意刀齒振動(dòng)對(duì)加工表面粗糙度和工具壽命的影響。為了防止加工精度和工具壽命下降，所選用的加工中心必須配備動(dòng)平衡性能優(yōu)異的主軸，所選鏜削刀具也必須具有很高的動(dòng)平衡特性。尤其是鏜削工具的刀齒部分，應(yīng)選擇適用于高速切削的幾何形狀、刀具材料及裝卡方式。切削刃端部的R應(yīng)較大，以利于提高加工效率；在保證獲得同等加工表面粗糙度的前提下，應(yīng)加大進(jìn)給量。但加大進(jìn)給量應(yīng)適可而止，否則將增大切削阻力，不利于提高加工效率。切削刃帶應(yīng)設(shè)置0.1mm以下的負(fù)倒棱，這樣可有效保持刀具壽命的穩(wěn)定。 

    至于刀具材料，則視被加工材料性質(zhì)而有所不同。如加工40HRC以下的鋼等材料時(shí)，可選用金屬陶瓷刀具，這種刀具在v=300m/min以上的高速切削條件下，可獲得良好的加工表面粗糙度與較長(zhǎng)的刀具壽命。涂層硬質(zhì)合金刀具則適用于對(duì)60HRC以下的鋼材等進(jìn)行高速切削，刀具壽命非常穩(wěn)定，但切削速度稍低于金屬陶瓷刀具。 

    CBN燒結(jié)體刀具適用于加工高硬度鋼、鑄鐵等材料，切削速度可達(dá)1000m/min以上，而且刀具壽命非常穩(wěn)定。CBN刀齒的刃帶部分應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)牡估馓幚�，這種處理對(duì)進(jìn)行穩(wěn)定的高速切削和延長(zhǎng)刀具壽命極為有利。在對(duì)鋁合金等有色金屬及非金屬材料進(jìn)行超高速切削時(shí)，可選用金剛石燒結(jié)體刀具，這種刀具切削穩(wěn)定，刀具壽命也很長(zhǎng)。應(yīng)注意的是，使用金剛石刀具時(shí)，刀齒刃帶必須進(jìn)行倒棱處理，這是保證切削穩(wěn)定的重要條件。 

    在鉸削加工方面，目前尚未見到高速、高精度的新型刀具問(wèn)世，該領(lǐng)域的研究開發(fā)工作似乎處于停滯不前的狀態(tài)。高速鉸刀迄今仍被某些特定的用戶用來(lái)進(jìn)行高速高精度孔加工。這種鉸刀帶有負(fù)前角，剛性高，斷屑效果好，在高速切削條件下，可進(jìn)行穩(wěn)定的精密孔加工。該鉸刀的特點(diǎn)是，采用較大的負(fù)前角和奇數(shù)刀齒，其高速切削的速度是過(guò)去的鉸刀無(wú)法達(dá)到的，因此，可以說(shuō)此種設(shè)計(jì)對(duì)鉸刀的傳統(tǒng)概念進(jìn)行了大膽的突破，是一種高效率的鉸削刀具。 

    高速螺紋切削刀具 

    隨著CNC切削的發(fā)展，目前已開發(fā)出一些相應(yīng)的復(fù)合型刀具產(chǎn)品，如將鉆削和螺紋切削融為一體的新型螺紋加工刀具，鉆孔和螺紋切削在一個(gè)行程內(nèi)完成。這種復(fù)合型刀具使螺紋孔加工更加合理，加工效率也大為提高。 

    螺紋切削用的新型立銑刀采用了螺旋切削插補(bǔ)方式，該立銑刀可加工M3以上的螺紋孔，排屑性能良好，可獲得穩(wěn)定的高精度加工效果。一般的絲錐也正在朝著高速切削和加工高硬度鋼的方向發(fā)展，攻絲刀具的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大。 

    絲錐實(shí)現(xiàn)高速切削的基本條件如下： 

    (1)應(yīng)重視刀齒的切削功能，例如，選擇刀齒設(shè)計(jì)有后角的絲錐，切削效果比較理想； 

    (2)絲錐的夾持應(yīng)選用剛性良好的夾具，如選用彈簧夾具、熱裝式夾具等。 

    (3)加工中心等機(jī)床在切削回轉(zhuǎn)過(guò)程中，應(yīng)具有很高的同步精度。 

    對(duì)于高速攻絲作業(yè)，如能滿足攻絲刀具、工具軌跡及切削條件、夾具及所用加工中心的功能，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高精度高效率螺紋切削加工。 

    今后所要求的微細(xì)孔加工技術(shù) 

    隨著IT相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，近年來(lái)，光學(xué)和電子工業(yè)所用裝置的零部件產(chǎn)品的需求急速增長(zhǎng)，這種增長(zhǎng)刺激了微細(xì)形狀及高精度加工技術(shù)的迅速發(fā)展。其中，微細(xì)孔加工技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用尤其引人注目。微細(xì)孔加工早已在印刷電路板等加工中加以應(yīng)用，包括鋼材在內(nèi)的多種被加工材料，均可用鉆頭進(jìn)行小直徑加工。例如，Dijet公司最近開發(fā)出一種新型麻花鉆，它將聚晶金剛石和硬質(zhì)合金燒結(jié)成一個(gè)整體作為切削刃，這種鉆頭可對(duì)鋁合金、鎂合金、石墨和塑料等進(jìn)行高速高精度加工，刀具壽命也大幅度延長(zhǎng)。該鉆頭的螺旋角為30°，最小直徑為φ0.4mm，同時(shí)還生產(chǎn)一種擠光鉆頭，最小直徑為φ0.88mm。這類鉆頭產(chǎn)品已系列化，最顯著的特點(diǎn)是加工表面粗糙度得到極大的改善。 

    三菱綜合材料公司開發(fā)出一種金剛石涂層硬質(zhì)合金鉆頭，直徑為φ0.2～3.0mm。這種鉆頭在加工鋁合金時(shí)，轉(zhuǎn)速可高達(dá)32000r/min，進(jìn)給量為0.09mm/r，進(jìn)給速度為3008mm/min，在此條件下，刀具壽命為加工30萬(wàn)個(gè)孔。 

    在加工高硬度工件的鉆頭品種中，MMC神鋼工具公司開發(fā)的鉆頭表現(xiàn)極佳。用該公司的φ0.4mm鉆頭加工SKD11材料(60HRC)時(shí)，可在轉(zhuǎn)速6000r/min、進(jìn)給速度30mm/min條件下，進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定的切削加工。三菱綜合材料公司最近推出一種帶供油孔的小直徑鉆頭(φ2mm)，在切削速度60m/min、進(jìn)給量0.02mm/r的條件下，加工SUS630材料(長(zhǎng)徑比為L(zhǎng)/D=6)的深孔，其刀具壽命為加工600個(gè)孔以上。 

    目前，小直徑孔加工中，利用鉆頭切削的直徑最小可至φ50μm左右。小于φ50μm的孔則多采用電加工來(lái)完成。為了抑制毛刺的產(chǎn)生，許多研究者提出可采用超聲波振動(dòng)切削的方式。目前，正在探索一種應(yīng)用范圍廣而且工藝合理的超聲波振動(dòng)切削模式，其中包括研究機(jī)床的適應(yīng)特性等內(nèi)容。隨著這些問(wèn)題的順利解決，今后可望更好地實(shí)現(xiàn)直徑更小、L/D值更大的微小深孔加工，鉆削的速度會(huì)更快，加工精度會(huì)更高。 

    近年來(lái)，隨著高速銑削的出現(xiàn)，以銑削刀具為中心的切削加工正在進(jìn)入高速高精度化的加工時(shí)期。目前，孔加工的高速化明顯滯后于其他切削加工。零件的快捷生產(chǎn)是制造業(yè)賴以生存的重要條件，因而孔加工技術(shù)不能成為機(jī)械加工的瓶頸工藝，它必須沿著切削高速化的方向快速跟進(jìn)，盡快步入高速高精度化的加工行列。