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不锈钢的钻削加工 蔡强 兖州市山东拖拉机厂技工学校 摘要： 不锈钢材料塑性大，加工硬化严重，易生成积屑瘤，而使加工表面质量恶化。切削力约比45#钢（正火）高25%，加工表面硬化程度及硬化层深度大。导热系数小，只为45#钢的1/3，因此产生的热量多且不易传出，所以切削温度高。由于切削温度高，加工硬化严重，加上钢中有碳化物，形成硬质夹杂物，又易刀具发生冷焊，故刀具磨损快，耐用度低，钻孔时钻头被四周孔壁包围，散热更加不易。由于钻头几何角度不够合理，以致使钻头易于磨损，耐用度低。为此必须研究改进标准钻头的几何参数，选用合理的切削用量，以减小磨损，提高钻头耐用度，并保证顺利的断屑和排屑。 不锈钢材料的可加工性较一般碳钢差的多，而钻削比车削还差。因此，对不锈钢材料的钻削加工就更加困难，主要表现在下列两个方面。 （1）由于不锈钢塑性大、韧性高，所以钻削的时钻头的粘附磨损大。不锈钢的热导率低和导热性差，钻孔时钻头被四周孔壁包围，散热更加不易。由于钻头几何角度不够合理，以致使钻头易于磨损，耐用度低。 （2）切削呈带状排出，容易伤人和恶化钻削条件，使冷却液不易注入或注不到刀刃处。为此必须研究改进标准钻头的几何参数，选用合理的切削用量，以减小磨损，提高钻头耐用度，并保证顺利的断屑和排屑。 钻头的合理刃磨和修磨形式 1、标准麻花钻的缺点 由于不锈钢韧性大，分屑和断屑困难，如在钻削过程中采用标准麻花钻头，便会暴露出下列缺点。 标准麻花钻头顶角取2Φ=118°～120°，实践证明，此角太小，产生严重摩擦，扭矩大，易使钻头折断。 一般麻花钻横刃较长，因而轴向力很大，而且该处具有负前角，钻削时挤压严重，使耐用度受到影响。 棱边上没有后角，与孔壁产生很大摩擦，从而降低了钻头耐用度，同时影响了孔的加工质量。 2、改善标准麻花钻头切削性能的途径 （1）选择适当的后角 在1Cr18Ni9Ti不锈钢工件上用有分屑槽的钻头作钻孔试验，表明钻头主切削刃处后角在下列范围内较为适宜，能降低孔的表面粗糙度。d≤15㎜时，α0=12°～15°；d＞15～30㎜时，α0=10°～12°；d＞30～40㎜时，α0=8°～10°；d＞80㎜时，α0=7°～8°。 （2）合理选择顶角 用W18Cr4V高速钢钻头在1Cr18Ni9Ti不锈钢材料上钻Φ14.5?㎜的孔，孔深Φ50㎜，f=0.14㎜/r，n=355r/min。采用标准钻头顶角2Φ=118°～120°时，只能钻三个孔。改用2Φ=135°～140°后，可钻孔20～25个。由此证明，顶角2Φ应比钻削碳钢时大些，以提高钻头耐用度。实践证明，2Φ值采用下列数值较好。 d≤15㎜时,2Φ=135°～140° d＞15～30㎜时,2Φ=130°～135° d＞30～40㎜时，2Φ=120°～125° 40㎜时，2Φ=120°～125° （3）修磨横边 一般钻头韧带上的副后角α′0=0°，而且该处的切削速度最大，当横刃磨损后，棱边的副后角甚至有可能成为负值。为避免这种不利情况，在直径d＞8㎜钻头上，α′0=6°～8°较好。 （4）磨出双重顶角 一般钻头磨损最严重的地方在钻头转角处，该处的线速度最大，强度最弱，热量又最集中，所以磨损最快，尤其在不锈钢钻孔中，由于材料韧性大，排屑困难，冷却条件差，因此转角处磨损更快，从而影响孔表面粗糙度和钻头耐用度。为了减少转角处的磨损和改善散热条件，对于直径d＞15㎜的标准钻头可进行双重磨。但对于直径小的钻头（如d＜10㎜）则不推荐双重磨。因为双重磨反会增加切削截面，加大扭矩，对钻头强度不利。 （5）修磨横刃 横刃长度最好较普通碳钢用的钻头短些，横刃修磨后不仅缩短了横刃长度，而且是修磨部分的负前角变成正前角，因此可降低钻孔轴向力，增大进给量提高钻头的耐用度。 （6）开分屑槽 开分屑槽能改善切削条件，为合理选择分屑槽条数，曾对1Cr18Ni9Ti不锈钢工件上进行Φ14.3㎜×50㎜钻孔试验，用W18Cr4V钻头，α0=12°，w=30°，2Φ=140°，A=0.5㎜.切削用量f=0.126㎜/r，n=325r/min。分屑槽开在后面上能保证合理分屑及断屑。对于直径大于8㎜的钻头建议开分屑槽，这样有利于排屑，但分屑槽的位置必须正确。 刃磨及修磨时的注意事项 1、顶角可在一般磨刀机上刃磨，但应保持刃边等长，后角应在钻头专用磨床上刃磨。因为一般磨刀机对α0角很难控制。 2、修磨棱边时α0角在6°～8°范围内，并留有0.3㎜柱边。 3、修磨横刃时要保持刃口在钻头处没有负前角，槽部宽应严格控制。 4、开分屑槽时应该用薄片砂轮修磨成所需宽度和深度，宽度a一般为0.06～0.07d，深度b为0.04～0.05d。分屑槽应开成与外径的圆同心，同时末端要比前端宽些。