在发電(diàn)设备零件的加工中，多(duō)孔和深孔的加工一直是个难题，如何在孔加工中提高效率，如何提高孔加工质量，同时又(yòu)不增加成本，一直是電(diàn)力设备制造商(shāng)追求的目标。加工孔的工具有(yǒu)钻头、铰刀(dāo)、铣刀(dāo)、車(chē)刀(dāo)和镗刀(dāo)等，选择何种刀(dāo)具要根据材质和精度来确定。金属加工微信在此联系了众多(duō)的刀(dāo)具生产商(shāng)，精选了一些刀(dāo)具和加工案例，看看哪一种方案适合你。

《金属加工》策划：赵宇龙

 

伊斯卡束魔变色龙钻

 

作為(wèi)早前成功的产品系列变色龙钻（CHAMDRILL）和变色龙喷水钻（CHAMDRILLJET）的升级产品，伊斯卡束魔变色龙钻（SUMOCHAM）延续了快换刀(dāo)头的特点，其刀(dāo)头和刀(dāo)槽设计均经过了改良，具有(yǒu)高的金属切除率以及由于可(kě)更换刀(dāo)头带来的高经济性。束魔变色龙钻升级了革新(xīn)的夹持方式，在实现高生产率加工的同时，同一定位槽可(kě)更换刀(dāo)头次数也有(yǒu)效增加。刀(dāo)體(tǐ)带螺旋状内冷却通孔，钻杆耐用(yòng)，结构可(kě)靠。可(kě)提供4种不同标准刃口形式的可(kě)换刀(dāo)头，分(fēn)别用(yòng)于钻削钢、铸铁、铝合金及不锈钢、钛合金、高温合金等难加工材料。束魔变色龙钻独特的定位槽设计，将切削力转换為(wèi)夹持力，利用(yòng)定位槽的反作用(yòng)力夹紧刀(dāo)片，使得切削力越大，夹持力便越大。接触區(qū)域因夹持力产生较小(xiǎo)的应变，且不会发展為(wèi)塑性变形，这使得可(kě)换刀(dāo)头数至少增加至早期变色龙钻头结构的3倍。更重要的优势是，新(xīn)的夹持结构使得生产率大幅提升。钻头直径范围6～32.9 mm，钻杆钻深范围1.5～12D。

 

 

应用(yòng)案例：加工管板上的孔。

工件材料：Q345R钢，孔径f19.3 mm，深35 mm通孔。

使用(yòng)机床：法因，BT50刀(dāo)柄，内冷却压力3 MPa。

钻杆：DCN 190-057-25A-3D，BT50侧固刀(dāo)柄。

刀(dāo)头：ICP 193 IC908。

切削速度vc=115 m/min（转速n=1?900 r/min），进刀(dāo)量f=0.29 mm/r（vf=550 mm/min）。

加工效果：刀(dāo)具寿命2000个孔。

 

瓦尔特-蒂泰克斯 (Walter Titex) 两个深孔钻新(xīn)产品

 

 

瓦尔特公司完善了两大产品系列的 2014 年标准品种供货单。瓦尔特-蒂泰克斯 (Walter Titex) X·treme Pilot 180 带内冷和 180°钻尖角的整體(tǐ)硬质合金钻头，将来可(kě)在 3 ～20 mm 的直径之间选择。另外，除了瓦尔特-蒂泰克斯深孔钻家族中的 X·treme D50 标准刀(dāo)具，瓦尔特现在也提供長(cháng)度达 l/Dc 70 的非标刀(dāo)具。加工深孔时一般需要先钻引导孔或起始孔。X·treme Pilot 180 是在倾斜或球形表面上加工引导孔和进行倒角的正确选择。X·treme Pilot 180 的另一个应用(yòng)是加工平底孔。比如，在加工预铸孔或需要一个螺栓定位面时，就需要这种钻头。由于钻尖角為(wèi) 180 °，当不是加工引导孔而是要在困难的表面上加工平底孔时，X·treme Pilot 180 是一个不错的选择。

瓦尔特-蒂泰克斯 (Walter Titex) XD Technology 是带内冷的整體(tǐ)硬质合金孔加工刀(dāo)具，名称中的“XD”意為(wèi)“极深”，直径 2 ～16 mm。X·treme D50 是标准产品中最年轻的代表，其提供的尺寸范围从 4.5 ～9 mm，配合乳剂或油剂使用(yòng)。其独特之处在于，使用(yòng)者不需要高压冷却液系统或深孔钻床，2 MPa 的压力就已完全足够，而这个压力对很(hěn)多(duō)加工中心来说是都能(néng)提供的。

為(wèi)什么切削加工企业现在应当测试 X·treme Pilot 180 和 X·treme D50 的性能(néng)，瓦尔特孔加工高级产品经理(lǐ) Helmut Gschrey 给出了解释：X·treme Pilot 180 是万用(yòng)刀(dāo)具，同时，它也可(kě)以单独发挥作用(yòng)，当表面不平整而又(yòu)需要一个绝对精确、平整的孔底时，最能(néng)发挥它的优势了。所有(yǒu)常见材料均适用(yòng)。

 

X·treme D50 与瓦尔特-蒂泰克斯 (Walter Titex) XD Technology 团队的其他(tā)成员一样，在实现高精度的同时，一次达到所需钻深而无需退刀(dāo)。与单刃枪钻相比，生产效率最多(duō)能(néng)提高10倍。尤其在贯穿孔或出口為(wèi)斜面的条件下，取得了非常好的结果。TTP 涂层、四条刃带和一个抛光排屑槽 ——形状堪称完美。

 

肯纳高效复合钻头

 

高效复合钻头是在可(kě)转位刀(dāo)片钻头的基础上衍生的一种高效钻头，一般加工f40 mm以上的孔。复合钻中心的钻头為(wèi)高速钢或者硬质合金材质，周边的刀(dāo)片為(wèi)涂层硬质合金刀(dāo)片，应用(yòng)于大型镗铣床及滑座钻床的孔加工，机床功率要求较高。

 

复合钻头适用(yòng)于高速切削。加工钢材时，切削速度vc=80～120

m/min；用(yòng)涂层刀(dāo)片时，切削速度vc=150～300 m/min。加工效率高。中心钻可(kě)重磨，周边外侧刀(dāo)片可(kě)转位使用(yòng)，节省辅助时间。不受空间限制，断屑及排屑性能(néng)好。钻柄内部采用(yòng)内冷却结构，钻头刀(dāo)片寿命更高。钻头刚性好，加工后孔位偏斜较小(xiǎo)。钻头加工孔径可(kě)调整，利用(yòng)调整外侧刀(dāo)块，来改变钻孔的直径。

 

应用(yòng)实例：加工汽缸中分(fēn)面上直径70mm螺栓孔，深度95 mm。

工件材料：ZG20CrMoV。

切削参数：vc=100 m/min，f=0.10 mm/r。

加工效果：刀(dāo)片寿命47孔。

 

株洲钻石可(kě)转位刀(dāo)片钻头

 

可(kě)转位刀(dāo)片钻头

ZTD02/03/04/05系列浅孔钻為(wèi)可(kě)转位刀(dāo)片钻头，主要用(yòng)于長(cháng)径比在5倍以下的孔加工，广泛应用(yòng)在发动机、模具、风電(diàn)零部件等各行业孔加工领域。刀(dāo)片有(yǒu)PM、EM两种槽型，其中PM槽型刃口强度较好，适合钢、铸铁等材料的钻削加工；EM槽型刃口锋利、强度高，抗冲击性能(néng)更好，刀(dāo)片满足加工粘性材料的要求，适用(yòng)于奥氏體(tǐ)不锈钢等粘性材料的加工。

 

内刃刀(dāo)片YBG212SPGT*-PM槽型 外刃刀(dāo)片YBG205 SPGT*-EM槽型

钻削过程中内刃速度低，工况恶劣，对刀(dāo)片的韧性要求高。建议内刃选择综合性能(néng)好的YBG212牌号刀(dāo)片，外刃选择耐磨性好的YBG205牌号刀(dāo)片。

 

全新(xīn)表面处理(lǐ)的钻體(tǐ)，极大提高耐磨性能(néng)和抗腐蚀性能(néng)，其高抗扭能(néng)力可(kě)承受更高的进给，有(yǒu)效提高加工效率；更為(wèi)广阔的排屑空间，加上良好的螺旋冲液角度，使排屑更加顺畅；螺旋孔成形采用(yòng)加热、扭制工艺，芯厚小(xiǎo)，刀(dāo)體(tǐ)的强度更好，容屑槽沿刀(dāo)具的纤维化流向，切屑排导能(néng)力强，不易出现挤屑现象，可(kě)加工的孔深范围增大；具有(yǒu)良好的刀(dāo)片安装角度，切削过程振动小(xiǎo)，刀(dāo)片重复定位精度高，钻孔精度和表面质量更优。

 

应用(yòng)实例：回转支撑钻孔。

工件材料：50Mn。

机床：沈阳机床数控钻床。

刀(dāo)片：ZCC SPGT07T308-PM。

切削参数：vc=120 m/min，vf=160 mm/min，钻削深度L=90 mm。

加工效果：提高了刀(dāo)片寿命及稳定性，满足加工要求。表面粗糙度值小(xiǎo)，刀(dāo)具跳动0.07 mm，加工孔偏差0.1 mm，满足要求。

 

OSG兼顾效率与成本的WDO钻头

 

 

有(yǒu)一位客户在耐热合金上钻孔时效率较低，希望在深孔加工时进一步的优化。為(wèi)满足市场需求，这家客户需要进行很(hěn)多(duō)深孔加工，客户使用(yòng)MAZAK車(chē)床配以f10 mm的高速钢钻头进行加工，切削速度為(wèi)20 m/min，每转进给量33 mm/min，客户对于切削的进给速度设置得十分(fēn)缓慢。根据图样要求，加工零件的孔两端的同轴度十分(fēn)重要，钻头在加工多(duō)个深孔以后，同心度也是需要保证的，客户希望把现在的钻头替换成20倍径的硬质合金内冷钻头。OSG推荐f10 mm 8D和f7.6 mm 20D的WDO钻头进行测试加工。WDO系列是OSG最新(xīn)推出的硬质合金内冷钻头，使用(yòng)了最新(xīn)的横刃设计，OSG最新(xīn)的硬质合金材质以及OSG专利的涂层，用(yòng)于提高钻头的使用(yòng)寿命。WDO钻头特殊的横刃设计，在加工碳素钢和铸铁时可(kě)以显著提高刃带的耐磨损性。加工时顺畅的排屑性还可(kě)以进一步降低钻头加工时的阻力矩，使WDO系列产品适应不同的加工环境。WDO系列钻头的尺寸也十分(fēn)齐全，可(kě)以根据不同的加工设备，不同的加工要求进行顺畅的加工。

 

测试加工前，客户花(huā)费了一定的时间对中心高进行调整，使圆跳动误差尽量减小(xiǎo)。在使用(yòng)f10 mm的钻头时，客户将切削速度设置為(wèi)100 m/min，进给量0.3 mm/r，进给速度0.8 m/min，并在切入时将进给速度降低一半以确保钻头在直線(xiàn)切入时不会因為(wèi)钻头的甩动使钻尖发生不必要的磨损。切入后时把进给速再恢复到原先设定的数值，加工时间从2.02 min缩减到了1.37 min。但是他(tā)们并不满足现状，在加工2?000个零件后钻头仍然可(kě)以使用(yòng)，而原先的钻头只能(néng)加工到500个孔左右。经过这样的改善，客户还是十分(fēn)希望OSG能(néng)在加工刀(dāo)具方面给出更多(duō)的建议。

另一位客户是一家从事精密加工的公司，核心的产品包括高附加值的精密机械零件的加工与组装。这家公司的客户对于零件的公差要求都十分(fēn)严格，需要对金属与塑料部件进行精密的铣削与車(chē)削加工，往往通过一个样品，制造出成千上百个同样的零件。业務(wù)的范畴主要涉及发電(diàn)设备、航空航天，汽車(chē)等行业。

 

最近这家公司接到了一个加工旋塞阀阀芯的订单并在加工后进行组装。每个工件都需要进行孔加工，加工的材料為(wèi)SUS303不锈钢。客户十分(fēn)了解不锈钢零件加工，但是為(wèi)了满足加工不同产品而使用(yòng)不同尺寸的钻头，并且在加工新(xīn)产品时才有(yǒu)更加行之有(yǒu)效的方案。他(tā)们的工艺人员十分(fēn)希望优化当前加工工艺，所以OSG推荐了3D的WDO钻头进行测试加工。客户最终准备在西铁城的自动車(chē)床上进行测试加工。切削参数為(wèi)转速1800 r/min，进给量0.01 mm/r，加工深度48 mm，并且配合高压切削液供给系统，加工时不进行中心孔加工。

 

几周后对这家公司的产品经理(lǐ)进行了回访并询问WDO的表现情况，当产品经理(lǐ)告诉我钻头加工了8000个孔后，我们被震惊了。这表明钻头加工了381 m的長(cháng)度。客户对于这个测试结果十分(fēn)惊喜，并没有(yǒu)要求更进一步的提高。可(kě)以说為(wèi)了提高成本效率和质量，推荐WDO钻头是一个漂亮的大满贯。经过这个新(xīn)订单的测试成功，客户计划每年在一台机床上生产数千个同样的零件，因為(wèi)这个零件生产的技术也已经十分(fēn)成熟了。

 

松德桥式镗刀(dāo)

 

大型铝合金桥式粗精镗刀(dāo)

传动系统是风能(néng)传动装置的心脏，对风能(néng)的传动装置返修也是不允许的，故对此系列加工的质量及可(kě)靠性提出了更高的要求。对于轮毂及主轴承座中的大孔，传统的精铣加工工艺的低品质及低效率，显然已经无法满足现今的要求。松德公司推出的大型铝合金桥式粗、精镗刀(dāo)能(néng)够很(hěn)好地解决这一问题，并且在孔径為(wèi)850～3300 mm这一范围内标准系列化，单把刀(dāo)具的孔加工范围可(kě)达到640 mm。

 

传动系统的孔以前要求控制在H7精度以内，使用(yòng)松德的精密镗刀(dāo)可(kě)满足实际加工生产的需求，并且能(néng)够将整系列孔公差达到中间公差的80%，也就是说使用(yòng)后孔的精度在实际生产中已经达到了J6级别，即H5的加工质量。另外，此款刀(dāo)具因其采用(yòng)的是轻型铝合金材料，不需要担心在镗床上的重量限制，刀(dāo)具比原钢材减轻重量60%，并且不影响调整使用(yòng)。

 

应用(yòng)实例：精镗轮毂孔，孔径2015 mm，深185 mm。

机床型号：TK6916；功率：52 kW；主轴类型：BT50；夹具工况：安装稳定；切削液：10%乳化液，连续加工；工件材质：QT250，材料均匀且无杂质；材料硬度：248 HBW；加工前状态：孔已粗加工，余量均匀。

解决方案如下：

不同刀(dāo)具加工对比如附表所示，所用(yòng)刀(dāo)具，加工工件以及加工图如下图所示。

工件、刀(dāo)具及加工过程

 

 

结语

 

一些有(yǒu)遠(yuǎn)见卓识的公司会主动使用(yòng)最新(xīn)的切削刀(dāo)具的技术以顺利完成新(xīn)的订单任務(wù)，在加工高精度零件的情况下最大限度地提高加工效率、降低成本的同时还保证了产品的质量。越来越多(duō)的制造商(shāng)正在努力优化生产过程，在孔加工领域，制造商(shāng)需着重关注刀(dāo)具的快速切削以及快速有(yǒu)效的排屑。这两个因素外加适当的切削条件、夹具夹持刚性、较大的排屑槽以及精心设计的冷却喷嘴，就能(néng)够保证生产效率的提高。