硬(ying)質合金鉆頭的(de)選取與技術(shu)應用

所謂硬(ying)(ying)質合金(jin)是以碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鎢粉(fen)末為(wei)基(ji)體，以鈷(gu)粉(fen)作粘結劑經加(jia)壓、燒結而成(cheng)。通常(chang)含(han)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鎢94%，含(han)鈷(gu)6%。由于其(qi)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)很高(gao)，非(fei)常(chang)耐磨，有(you)(you)一(yi)(yi)定強度(du)(du)(du)，適于高(gao)速切削(xue)。但(dan)(dan)韌性差(cha)，非(fei)常(chang)脆(cui)，為(wei)了(le)改善硬(ying)(ying)質合金(jin)的性能，有(you)(you)的采用在碳(tan)(tan)化(hua)(hua)基(ji)體上化(hua)(hua)學汽(qi)相沉積一(yi)(yi)層5～7微米的特硬(ying)(ying)碳(tan)(tan)化(hua)(hua)鈦（TIC）或氮化(hua)(hua)鈦（TIN），使其(qi)具有(you)(you)更高(gao)的硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)。有(you)(you)的用離子注(zhu)入(ru)技術，將鈦、氮、和(he)碳(tan)(tan)注(zhu)入(ru)其(qi)基(ji)體一(yi)(yi)定的深度(du)(du)(du)，不但(dan)(dan)提高(gao)了(le)硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)和(he)強度(du)(du)(du)而且在鉆(zhan)頭重(zhong)磨時這(zhe)些(xie)注(zhu)入(ru)成(cheng)份(fen)還(huan)能內遷(qian)。還(huan)有(you)(you)的用物理方法(fa)在鉆(zhan)頭頂部(bu)生成(cheng)一(yi)(yi)層金(jin)剛石膜，極大(da)的提高(gao)了(le)鉆(zhan)頭的硬(ying)(ying)度(du)(du)(du)與耐磨性。

鉆頭材料的選取

根據材料(liao)的(de)加(jia)(jia)工特性(xing)，要求(qiu)鉆(zhan)頭具(ju)有以(yi)下特點：鉆(zhan)頭的(de)硬度(du)(du)必(bi)須(xu)大于(yu)(yu)被加(jia)(jia)工工件(jian)(jian)的(de)硬度(du)(du)；由于(yu)(yu)鉆(zhan)頭在加(jia)(jia)工工件(jian)(jian)時承受著很大的(de)扭(niu)轉力和(he)軸向力，因此必(bi)須(xu)具(ju)有足夠(gou)的(de)強度(du)(du)和(he)韌性(xing)；由于(yu)(yu)被加(jia)(jia)工材料(liao)韌性(xing)好，要求(qiu)切削時刀(dao)刃(ren)要足夠(gou)鋒利，因此刀(dao)具(ju)材料(liao)必(bi)須(xu)具(ju)有足夠(gou)的(de)抗磨損能力，這樣才能減少加(jia)(jia)工硬化(hua)；由于(yu)(yu)該工件(jian)(jian)化(hua)學特性(xing)要高，因此要求(qiu)刀(dao)具(ju)材料(liao)和(he)鈦(tai)合金親和(he)力要差(cha)，以(yi)免行程擴散而造成(cheng)粘(zhan)刀(dao)、斷(duan)鉆(zhan)現(xian)象。

目前，適用于做刀具的材(cai)料(liao)種類極其(qi)繁多，包括工具鋼、硬質合金、超硬材(cai)料(liao)等。

起初(chu)，嘗(chang)試采(cai)用普(pu)通高(gao)速(su)鋼鉆頭(tou)進(jin)行涂層進(jin)行試驗，普(pu)通高(gao)速(su)鋼鉆頭(tou)價格低廉(lian)，當采(cai)用涂層技術后，可以明顯(xian)降(jiang)低刀具與工件(jian)的摩擦系數，提高(gao)刀具壽命。但(dan)是由于機床轉速(su)較高(gao)，所(suo)使用鉆頭(tou)強度不夠，加工過程中造成鉆頭(tou)折(zhe)斷，效果并不理想。

硬質合(he)金是最新發(fa)展起來的一種(zhong)刀具材(cai)(cai)料(liao)，適用于大(da)多數材(cai)(cai)料(liao)的粗精(jing)加工，包括鋼(gang)、鑄(zhu)鐵(tie)、特殊材(cai)(cai)料(liao)和塑料(liao)。為此，決(jue)定采用整體硬質合(he)金鉆(zhan)頭。

鉆頭修磨各參數的確定

1.麻花鉆的主要輔助平面

麻花鉆(zhan)的幾(ji)個(ge)主(zhu)要(yao)輔助(zhu)平面(mian)為基面(mian)、切削平面(mian)、中(zhong)剖面(mian)和柱剖面(mian)。

如(ru)果不(bu)考慮輔(fu)助運動，麻花(hua)鉆(zhan)頭主切(qie)削刃上任意(yi)點的基面(mian)，由(you)于麻花(hua)鉆(zhan)的架構(gou)特點，鉆(zhan)頭主切(qie)削刃上各點的基面(mian)是(shi)變化(hua)的。

主(zhu)(zhu)切削(xue)刃上任意點(dian)的(de)切削(xue)平(ping)面(mian)(mian)(mian)(mian)，是包含該點(dian)切削(xue)速度方向(xiang)而(er)(er)又切于該點(dian)加工表(biao)面(mian)(mian)(mian)(mian)的(de)平(ping)面(mian)(mian)(mian)(mian)。切削(xue)平(ping)面(mian)(mian)(mian)(mian)和基(ji)面(mian)(mian)(mian)(mian)垂直(zhi)，且主(zhu)(zhu)切削(xue)刃上各點(dian)的(de)切削(xue)平(ping)面(mian)(mian)(mian)(mian)均不相(xiang)同(tong)。主(zhu)(zhu)切削(xue)刃上任意點(dian)的(de)柱(zhu)(zhu)剖面(mian)(mian)(mian)(mian)是通過該點(dian)并(bing)以鉆頭中(zhong)心線(xian)為中(zhong)心線(xian)而(er)(er)做(zuo)的(de)圓柱(zhu)(zhu)面(mian)(mian)(mian)(mian)，主(zhu)(zhu)切削(xue)刃上不同(tong)的(de)柱(zhu)(zhu)剖面(mian)(mian)(mian)(mian)是不同(tong)半(ban)徑(jing)的(de)圓柱(zhu)(zhu)面(mian)(mian)(mian)(mian)。

2.麻花鉆鉆頭的主要幾何參數的選取

麻花鉆鉆頭的主要幾何(he)參數(shu)選(xuan)擇包括鉆頭頂角(jiao)的選(xuan)擇、鉆頭切削刃(ren)前角(jiao)和后角(jiao)的選(xuan)擇、鉆頭螺(luo)旋角(jiao)對鉆頭壽命的影響分析以及刃(ren)口的相關處理。

鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)頂(ding)(ding)(ding)角決定切(qie)屑寬度(du)和鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)前角的大小。當鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)直(zhi)徑和進給量(liang)一(yi)定時，增(zeng)大頂(ding)(ding)(ding)角，則鐵屑變窄，單位(wei)切(qie)削(xue)刃上的負荷減輕(qing)。頂(ding)(ding)(ding)角對前角有(you)很大影(ying)響，相應(ying)增(zeng)加(jia)頂(ding)(ding)(ding)角有(you)利于改善(shan)鉆(zhan)(zhan)心處的切(qie)削(xue)條件。頂(ding)(ding)(ding)角影(ying)響切(qie)屑流出的方向。根據相關(guan)刀(dao)具設計資料(liao)，結合(he)所(suo)加(jia)工(gong)產品硬(ying)度(du)不高，但(dan)粘性(xing)較(jiao)大的特點，選取(qu)該鉆(zhan)(zhan)頭(tou)(tou)頂(ding)(ding)(ding)角為140°。

麻花鉆的(de)(de)(de)前(qian)(qian)角(jiao)(jiao)是由鉆頭的(de)(de)(de)其他幾何(he)參數決定(ding)的(de)(de)(de)。在機(ji)床進(jin)行高速切(qie)削時，前(qian)(qian)角(jiao)(jiao)對切(qie)削變形及切(qie)削力的(de)(de)(de)影(ying)響較小，同時采用較小的(de)(de)(de)前(qian)(qian)角(jiao)(jiao)時可(ke)以增強(qiang)刀尖強(qiang)度。當前(qian)(qian)角(jiao)(jiao)確定(ding)以后，后角(jiao)(jiao)越大(da)，刃口(kou)越鋒(feng)利，但會相應減小楔角(jiao)(jiao)影(ying)響刀具強(qiang)度和散(san)熱(re)面積(ji)。為(wei)此，將(jiang)鉆頭后角(jiao)(jiao)選取的(de)(de)(de)小一些，取為(wei)8°。

3.鉆頭螺旋角對鉆頭壽命的影響分析

由麻(ma)花鉆的(de)(de)外形特點(dian)可知切(qie)削刃(ren)上各點(dian)螺旋角(jiao)(jiao)是(shi)變化的(de)(de)，螺旋角(jiao)(jiao)直接影響主切(qie)削刃(ren)的(de)(de)前角(jiao)(jiao)。螺旋角(jiao)(jiao)越(yue)大(da)，則刃(ren)口越(yue)鋒利，切(qie)削越(yue)輕快，否則會(hui)造成嚴重的(de)(de)加工硬化現(xian)象使得刀(dao)刃(ren)很快磨損。根據相關刀(dao)具(ju)設(she)計資料，取螺旋角(jiao)(jiao)為30°可以滿足(zu)使用要求，同(tong)時(shi)便于大(da)批量生產(chan)。

4.刃口的相關處理

刃(ren)口(kou)的處理(li)包(bao)括橫刃(ren)修正、倒(dao)棱和(he)倒(dao)刃(ren)等(deng)措施(shi)。針對被加(jia)(jia)工(gong)材料、機床加(jia)(jia)工(gong)性能、加(jia)(jia)工(gong)參數以及夾具工(gong)況等(deng)，對鉆頭的刃(ren)口(kou)進行了合適的鈍化，提高鉆頭的鉆削性能，降(jiang)低(di)了刀具磨損量。

涂層技術的應用

在切削參數不變的情況下，為了提高生產效率并降低生產成(cheng)本，對刀(dao)具(ju)采用涂層技(ji)術(shu)，降低刀(dao)具(ju)磨(mo)損，以提高刀(dao)具(ju)耐用度越來越成(cheng)為一種趨勢。

刀(dao)(dao)具(ju)涂層(ceng)是指在(zai)強度和(he)韌性較好的硬(ying)質合金或高(gao)(gao)速鋼(HSS)基體表面(mian)(mian)上，利(li)用氣(qi)相沉積(ji)方(fang)法涂覆一薄(bo)層(ceng)耐(nai)磨性好的難熔(rong)金屬或非金屬化(hua)合物。涂層(ceng)作為一個化(hua)學(xue)屏障和(he)熱屏障，減(jian)少(shao)了刀(dao)(dao)具(ju)與(yu)工(gong)件(jian)間(jian)的擴散和(he)化(hua)學(xue)反應，從而減(jian)少(shao)了刀(dao)(dao)具(ju)磨損(sun)。涂層(ceng)刀(dao)(dao)具(ju)具(ju)有表面(mian)(mian)硬(ying)度高(gao)(gao)、耐(nai)磨性好、化(hua)學(xue)性能穩定(ding)、耐(nai)熱耐(nai)氧化(hua)、摩擦因數小和(he)熱導率(lv)低(di)等(deng)特性。

經過涂層(ceng)之后的鉆頭加(jia)工數量有(you)了明顯提升，單件成(cheng)本大大降低(di)。

硬質合(he)金(jin)的(de)(de)(de)硬度(du)(du)與強度(du)(du)，不(bu)僅和(he)碳(tan)化鎢(wu)與鈷的(de)(de)(de)配比有關(guan)，也與粉末的(de)(de)(de)顆粒(li)有關(guan)。超微細(xi)顆粒(li)的(de)(de)(de)硬質合(he)金(jin)鉆(zhan)(zhan)頭，其碳(tan)化鎢(wu)相晶粒(li)的(de)(de)(de)平均尺寸在1微米(mi)以下。這種鉆(zhan)(zhan)頭，不(bu)僅硬度(du)(du)高而(er)且(qie)抗壓(ya)和(he)抗彎強度(du)(du)都提高了。為了節省(sheng)成(cheng)本現在許多鉆(zhan)(zhan)頭采用焊接柄(bing)結構(gou)，原(yuan)來的(de)(de)(de)鉆(zhan)(zhan)頭為整體都是硬質合(he)金(jin)，現在后(hou)部的(de)(de)(de)鉆(zhan)(zhan)柄(bing)采用了不(bu)銹鋼，成(cheng)本大(da)大(da)下降但是由于采用不(bu)同的(de)(de)(de)材質其動態的(de)(de)(de)同心度(du)(du)不(bu)及整體硬質合(he)金(jin)鉆(zhan)(zhan)頭，特別(bie)在小(xiao)直徑方面。