機(jī)夾鉆頭設(shè)計(jì)新思路

孔加工刀具的設(shè)計(jì)是一個(gè)需對(duì)許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)的復(fù)雜過(guò)程。往往是某一方面的技術(shù)難題得到解決，在另一方面往往會(huì)產(chǎn)生新的問(wèn)題。這需要協(xié)調(diào)的諸多方面，通常包括刀具壽命、加工精度和穩(wěn)定性等。刀具設(shè)計(jì)人員需要不斷地在這些變量中找出最佳的解決方案。

Seco Carboloy公司生產(chǎn)的PerfoMax機(jī)夾式鉆頭系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過(guò)程，可看出以上認(rèn)識(shí)是正確的。通過(guò)對(duì)許多技術(shù)難題進(jìn)行相互協(xié)調(diào)，設(shè)計(jì)出的新型機(jī)加式鉆頭，大大擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。

問(wèn)題是這樣的：在許多用于孔加工刀具的選擇中，機(jī)夾式鉆頭通常是低成本的解決方案。機(jī)夾式鉆頭的刀片有四個(gè)切削刃，通常鉆頭刀體有更換40~50次刀片的使用壽命 （這取決于工件材料）。因此，與整體式和焊接式鉆頭以及可換刀頭的鉆頭相比，機(jī)夾鉆頭每個(gè)切削刃的成本顯然更低。

然而，一般情況下，使用機(jī)夾式鉆頭鉆孔時(shí)需要有一個(gè)較寬的加工公差，因?yàn)檫@種鉆頭實(shí)際上具有不對(duì)稱的切削刃。機(jī)夾式鉆頭使用兩個(gè)刀片，一個(gè)刀片過(guò)中心，另一個(gè)刀片從內(nèi)延伸出至整個(gè)直徑。產(chǎn)生切削力不均勻是因?yàn)橹挥羞M(jìn)給抗力并且中心刀片上的切削速度為零，而外緣刀片由于速度更高從而切除材料更有效。其結(jié)果是鉆頭在入口處發(fā)生刀體偏斜。

在鉆頭進(jìn)入整個(gè)切削之前，必須知道這種不穩(wěn)定的狀態(tài)，鉆頭越長(zhǎng)，偏斜量越大。所以對(duì)于較長(zhǎng)的鉆頭，在孔加工入口處 （約1mm），應(yīng)把進(jìn)給速度減小到推薦值的30%~50%。進(jìn)入全部切削時(shí)，用推薦值加工。但這一建議不受歡迎，因?yàn)椴僮鞴じ敢馐褂镁幊誊浖峁┑臉?biāo)準(zhǔn)切削用量，而不愿意為某一個(gè)特殊的進(jìn)給量，手工重新編程來(lái)獲得入口處的進(jìn)給量。還有，當(dāng)需要長(zhǎng)鉆頭只用于少量加工的情形，操作工也許愿意使用通用性好的長(zhǎng)鉆頭而不采用短鉆頭。但這樣做將降低精度和生產(chǎn)率。

通過(guò)分析比較，麻花鉆和整體硬質(zhì)合金鉆頭，均有兩個(gè)切削刃，能在加工中平衡地分離切屑，促使切屑容易排除和提高鉆頭切削速度。而機(jī)夾式鉆頭只有一個(gè)切削刃，外緣刀片切除大部分金屬。這將限制切屑的有效排出和進(jìn)給速度的提高。但是它不會(huì)產(chǎn)生很大的摩擦力，因?yàn)樗鼪](méi)有麻花鉆頭特有的較寬刃帶。所以能以更高的轉(zhuǎn)速進(jìn)行鉆孔加工。但遺憾的是，在使用機(jī)夾式鉆頭長(zhǎng)度超過(guò)4倍長(zhǎng)徑比時(shí)，尤其在選擇大進(jìn)給量切削的時(shí)候，鉆頭的變形就成為需要主要解決的技術(shù)難題。因?yàn)檫@些原因，機(jī)夾式鉆頭多被用于擴(kuò)孔和尺寸公差要求不高的半精加工場(chǎng)合。所以說(shuō)，使用機(jī)夾式鉆頭能達(dá)到期望的經(jīng)濟(jì)性，但并不能總是獲得需要的精度。

為了克服以上限制因素，Seco Carboloy公司工程師在設(shè)計(jì)新型機(jī)夾式鉆頭中，著重進(jìn)行了以下五方面的改進(jìn)工作。

（1）在鉆頭的外緣保留更多的金屬材料以抵抗切削力產(chǎn)生的彎曲變形。

（2）優(yōu)化夾持方刀片的刀片座，因?yàn)?0°的刀尖角，其強(qiáng)度本來(lái)就好。

（3）鉆頭設(shè)計(jì)有兩個(gè)冷卻液通入孔和兩個(gè)有足夠空間的稍帶傾斜的排屑槽。以使鉆頭切削區(qū)得到足夠的降溫冷卻和有效排屑，還有減少積屑瘤，延長(zhǎng)鉆頭使用壽命，并保持表面粗糙度一致。

（4）鉆頭表面設(shè)計(jì)有高耐磨涂覆層，以防止將碎屑粘接在刀體表面和延長(zhǎng)鉆頭使用壽命。

（5）通用的刀片材質(zhì)等級(jí)將高硬度、細(xì)晶?；w和鍍層有機(jī)結(jié)合起來(lái)，允許使用更高的切削速度。

這種新設(shè)計(jì)的機(jī)夾式鉆頭使得用戶在許多加工 （包括能對(duì)深孔零件、在剛性較差的夾具上加工和對(duì)薄壁零件加工等）中獲得生產(chǎn)率的顯著提高。通過(guò)提高穩(wěn)定性和改進(jìn)排屑，提高孔的加工精度。加之原來(lái)固有的低加工成本優(yōu)點(diǎn)，因而很受用戶青睞。