数控车床钻深孔方法(钻削数控加工测量及速度控制的主要技巧)

Posted 2023-05-27

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数控车床钻深孔方法(钻削数控加工测量及速度控制的主要技巧)

01
使用冷却液的技巧

冷却液的正确使用对获得良好的钻削性能至关重要，它将直接影响排屑、刀具寿命和加工孔的质量。

(1)冷却剂的使用

1)内部冷却设计
冷设计永远是避免切屑堵塞的首选，尤其是加工长切屑材料和钻深孔(大于3倍孔径)时。对于水平钻头，当冷却液流出钻头时，至少30cm长度内不应有切削液下冲。

2)外部冷却设计
当切屑形成良好且孔深较浅时，可使用外部冷却液。为了提高排屑效果，靠近刀具轴线处至少应有一个冷却剂喷嘴(或者在非旋转应用中有两个喷嘴)。

3)干钻技能，不使用冷却剂。
一般不推荐干钻。
a)可用于短切屑材料和孔深达直径3倍的应用。
b)适用于卧式机床。
c)建议降低切割速度。
d)工具寿命将会缩短。

不建议干钻用于:
a)不锈钢材料(ISO M和s)
b)可换头钻头

4)高压冷却(HPC) (~70巴)

使用高压冷却液的好处是:
a)由于增强的冷却效果，工具寿命更长。
b)改善不锈钢等长切屑材料加工中的排屑效果，并尽可能延长刀具寿命。
c)排屑性能更好，因此安全性更高
d)根据给定的压力和孔径提供足够的流量，以保持冷却剂的供应。

(2)使用冷却液的技巧

务必使用含有极压添加剂的可溶性切削油(乳化液)。为了确保最佳的工具寿命，油水混合物中的油含量应该在5-12%之间(当加工不锈钢和高温合金材料时在10-15%之间)。增加切削液的含油量时，一定要用分油器检查，确保不会超过推荐的含油量。

在条件允许的情况下，内部冷却剂总是优先于外部冷却剂。

清洁的油可以提高润滑效果，在不锈钢钻孔时带来好处。一定要和EP添加剂一起用。整体硬质合金钻头和可转位刀片钻头都可以使用清洁的油，并取得良好的效果。

在稳定的工作条件下，压缩空气、雾化切削液或MQL(微润滑)可能是一个成功的选择，尤其是在加工一些铸铁和铝合金时。由于温度升高可能会对刀具寿命产生负面影响，建议降低切削速度。

02
芯片控制技能

切屑的形成和去除是钻孔中的关键问题，这取决于工件的材料、钻头/刀片槽的选择、冷却液的压力/容量和切削参数。

切屑堵塞会导致钻头径向移动，从而影响钻孔质量、钻头的寿命和可靠性，或者导致钻头/刀片断裂。

当切屑能够从钻头中顺利排出时，切屑形成是可以接受的。识别它的最好方法是在钻井过程中进行监测。连续的声音表示排屑良好，间歇的声音表示排屑堵塞。检查进给力或功率监视器。如果有异常，原因可能是芯片堵塞。检查芯片。如果切屑长而弯曲，但不卷曲，说明切屑堵塞。检查那个洞。芯片堵塞后，将会看到粗糙的表面。

避免芯片堵塞的技巧:

1)确保使用正确的切削参数和钻头/齿尖凹槽形状。
2)检查切屑形状-调整进给率和速度。
3)检查切削液流量和压力。
4)检查切割边缘。当整个断屑器不工作时，切削刃可能损坏/断裂，从而导致长切屑。
5)检查可加工性是否因新工件批量而改变-调整切削参数。

(1)可转位刀片的切屑

刀片中心形成的锥形切屑很容易识别。刀片周围形成的切屑类似于车削。

(2)整体硬质合金钻头的切屑

从切削刃的中心到周边会形成切屑。值得注意的是，最初钻入工件时产生的初始切屑总是很长，但这不会造成任何问题。

(3)可更换钻头的芯片

03
进给和切割速度的控制

(1)切削速度Vc的影响(米/分钟)

除了材料硬度，切削速度也是影响刀具寿命和功耗的主要因素。
1)切削速度是决定刀具寿命的最重要因素。
2)切割速度会影响功率Pc (kW)和扭矩Mc (Nm)
3)更高的切削速度将产生更高的温度并增加侧面磨损，尤其是在外围刀具尖端。
4)加工一些软长切屑材料(即低碳钢)时，较高的切削速度有利于切屑形成。

切割速度过快:
a)侧面磨损太快。
b)塑性变形
c)孔质量差，孔径超差

切割速度太低:
a)产生碎片肿瘤。
b)排屑效果不佳
c)更长的切割时间

(2)进给量fn的影响(mm/r)

1)它影响切屑形成、表面质量和孔质量。
2)影响功率Pc (kW)和扭矩Mc (Nm)
3) AG会影响进给力Ff (N)，在工况不稳定时要考虑。
4)影响机械应力和热应力。

AG进料速度:
a)断屑困难。
b)切割时间短。
c)刀具磨损很小，但钻头边缘开裂的风险增加。
d)孔的质量下降。

低进料速度:
a)芯片更长更薄
b)质量改进
c)工具磨损加速。
d)更长的切割时间
e)钻薄而坚硬的零件时，应保持较低的进给速度。

04
获得高质量孔的技术

(1)排屑
确保排屑性能符合要求。切屑堵塞会影响孔的质量、可靠性和刀具寿命。钻头/刀片的凹槽类型和切削参数非常重要。

(2)稳定性，刀具夹紧
使用尽可能短的钻头。使用最小跳动量的精制刚性手柄。确保机床主轴状态良好，对准准确。确保零件固定稳定。对不规则表面、倾斜表面和交叉孔应用正确的进给速度。

(3)工具寿命
检查刀片磨损情况，设置刀具寿命管理程序。最有效的方法是用进给力监控器监控钻孔。

4)维护
定期更换刀片压紧螺钉。首先清洁刀架，然后更换刀片，并确保使用扭矩扳手。在重新研磨整体硬质合金钻头之前，不要超过最大磨损量。

05
不同材料的钻孔技巧

(1)低碳钢钻孔技能

对于经常用于焊接零件的低碳钢来说，切屑形成可能是一个难题。钢的硬度、碳含量和硫含量越低，产生的切屑越长。

1)如果问题与切屑形成有关，则增加切削速度vc并减少进给量fn(请注意，加工普通钢时应增加进给量)。
2)使用高压和内部冷却剂供应。

(2)奥氏体和双相不锈钢的钻孔技巧

奥氏体、双相和超级双相材料可能导致与切屑形成和切屑排出相关的问题。

1)正确的槽型很重要，因为它能使切屑正确成形，有助于排出。一般来说，最好使用锋利的刀刃。如果问题与切屑形成有关，增加进给量fn会使切屑更容易断裂。
2)内部冷却设计，高压。

(3)CGI(蠕墨铸铁)钻孔技能

CGI通常不需要特别关注。它会产生比灰铸铁更大的切屑，但切屑容易折断。切削力较高，所以会影响刀具寿命。使用超级耐磨的材料。所有铸铁都会出现典型的刀尖磨损。

1)如果问题与切屑形成有关，增加切削速度Vc并减少进给量fn。
2)内部冷却设计。

(4)铝合金的钻孔技巧

毛刺的形成和切屑的去除可能会成为一个问题。这也可能导致因粘卡而导致的短工具寿命。

1)为确保最佳切屑形成，使用低进给量和高切削速度。
2)为了避免缩短工具寿命，可能需要测试不同的涂层，以最大限度地减少粘附。这些涂层可以包括金刚石涂层，或者根本没有涂层(取决于基底)。
3)使用高压乳化或喷雾冷却剂。

(5)钛合金和高温合金的钻孔技巧

孔表面硬化会影响后续工艺。很难获得良好的排屑性能。

1)选择加工钛合金的坡口类型时，最好有锋利的刃口。当加工镍基合金时，强有力的凹槽是非常重要的。如果出现加工硬化问题，尝试增加进给速度。
2)高达70巴的高压冷却液提高了性能。

(5)淬火钢的钻孔技巧

获得可接受的工具寿命。

1)降低切割速度以减少热量。调整进料速度，以获得可接受且易于排出的碎片。
2)高浓度混合乳液。