BTA深孔鉆的制造及改進(jìn)

■ 河南一工專用刀具有限公司 （新鄉(xiāng) 453000） 葛建華■ 河南一工鉆業(yè)有限公司 （新鄉(xiāng) 453000） 李 鑫

1. BTA深孔鉆的制造

客戶提供一深孔鉆樣品，要求按樣品來制造所需的深孔鉆。該深孔鉆用于加工摩托車減振筒內(nèi)孔，因其內(nèi)部裝有活塞桿作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此要求孔的精度高，表面粗糙度值Ra＜0.1μm，即需要鏡面加工。減振筒材料為低壓鑄造鋁合金，內(nèi)孔單邊加工余量約1.5mm，從該深孔鉆的實(shí)際使用情況來看，是集擴(kuò)孔、鉸孔與擠壓為一體的復(fù)合刀具。

經(jīng)測(cè)繪，繪制出深孔鉆（見圖1）。該深孔鉆的鉆削方法為BTA結(jié)構(gòu)，也就是內(nèi)排屑鉆削法，具體結(jié)構(gòu)是采用圓形空心鉆桿和高壓密封裝置，將大量高壓切削液從鉆桿與工件孔壁間的環(huán)形間隙中送入切削區(qū)，靠切削液的壓力將切屑從鉆桿的內(nèi)孔中排出。

由于切屑不會(huì)劃傷工件孔壁，加之環(huán)形間隙中的高壓切削液能起到阻尼鉆桿振動(dòng)的作用，因此，BTA加工方法具有加工表面粗糙度低、精度高，鉆孔效率高及刀具系統(tǒng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。圖2是用戶提供的與深孔鉆相配的鉆桿圖。

在進(jìn)行深孔鉆的制造時(shí),要注意以下幾點(diǎn)：

（1）深孔鉆與鉆桿采用矩形螺紋聯(lián)接，矩形螺紋由于沒有標(biāo)準(zhǔn)，所以在加工深孔鉆矩形螺紋時(shí)，應(yīng)先按照鉆桿圖的矩形螺紋牙型尺寸加工一件螺紋塞規(guī)，然后用螺紋塞規(guī)來檢驗(yàn)深孔鉆的矩形螺紋，保證螺紋配合間隙適宜。

（2）擠壓圓柱刃φ36mm表面要進(jìn)行鏡面加工，要求表面粗糙度Ra＝0.1μm。具體加工時(shí)應(yīng)在精磨后留余量0.005～0.01mm，然后用超細(xì)微粉金剛石砂輪進(jìn)行表面拋光，即能達(dá)到鏡面效果。同時(shí)，在磨削過程中要保證擠壓圓柱刃與內(nèi)孔的同軸度≤0.01mm。

制造后的深孔鉆經(jīng)用戶使用后反映效果不錯(cuò)，可加工200個(gè)孔左右，達(dá)到了樣品刀具水平。但用戶說，曾使用過某進(jìn)口品牌的深孔鉆，加工孔數(shù)可達(dá)800個(gè)，但由于價(jià)格較貴，目前沒有采用。因此提出該深孔鉆質(zhì)量仍有提升空間，希望能夠進(jìn)行一些改進(jìn)，提高使用壽命，降低刀具費(fèi)用。

圖 1

圖 2

2. BTA深孔鉆的改進(jìn)

經(jīng)認(rèn)真觀察磨損后的深孔鉆，發(fā)現(xiàn)刀具磨損位置主要集中在鉸部切削刃與擠壓刃部分過渡處，出現(xiàn)大量切屑粘積現(xiàn)象。

經(jīng)分析認(rèn)為，這是鉸部與擠壓部的加工余量過大、刀具刃口表面粗糙度高，形成積屑瘤造成的。考慮到工件材料為鑄造鋁合金，因此，主要從以下幾方面進(jìn)行改進(jìn)：

（1）適當(dāng)增大刀刃前角，以減小刀具前刀面與切屑的接觸面積，保證切削液能充分進(jìn)入切削區(qū)對(duì)刀具進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑。具體是將硬質(zhì)合金刀片前面偏距由3mm減少到2.5mm，并將10°前角增大到15°。

（2）適當(dāng)減小擠壓圓柱刃寬度，將擠壓圓柱刃由6mm減小到5mm，并保證與前刃平齊。同時(shí)，將兩側(cè)的倒角由20°減小到15°，這樣可減小刀具磨損，提高刀具耐用度。

（3）減小鉸部的加工余量：具體是適當(dāng)增大擴(kuò)部的加工余量，使鉸部的單邊加工余量由原來的0.18mm減少到0.10mm。同時(shí)，將鉸部切削錐角由5°增大到10°，以減小鉸部的切削寬度。

改進(jìn)后的深孔鉆如圖3所示，其刃部沿著刃口長(zhǎng)度分成四段，它們?cè)诠ぷ髦蟹謩e起著不同作用：第一段是1.9mm×45°處為擴(kuò)孔切削刃，主要是去除大部分的加工余量；第二段是在1.9mm處的0.6mm×10°為鉸削切削刃，其加工余量較小，可獲得較高的加工精度；第三段是在2.5mm處為擠壓修光刃，并帶有0.005mm的倒錐，作用是把鉸削后所存在的螺旋形痕跡，進(jìn)一步擠壓修光形成鏡面；最后一段是2mm×15°，是為防止退刀時(shí)擦傷工件孔壁的保護(hù)刃。深孔鉆實(shí)體如圖4所示。

對(duì)深孔鉆的制造要從以下幾方面進(jìn)行質(zhì)量控制：①擠壓圓柱刃部必須進(jìn)行鏡面磨削加工，使之表面粗糙度達(dá)到Ra≤0.1μm，這是鏡面擠壓加工的必要條件。②前刀面處的表面粗糙度要達(dá)到Ra≤0.2μm，以減小切屑與前面的摩擦，降低刀具磨損，提高刀具耐用度。③選用超細(xì)晶粒、適于加工有色金屬的硬質(zhì)合金刀片，以提高深孔鉆的強(qiáng)度及耐用度。

圖 3

圖 4

4. 結(jié)語

改進(jìn)后的深孔鉆經(jīng)用戶使用，可加工500～600個(gè)孔，縮小了與進(jìn)口刀具的差距，性價(jià)比優(yōu)勢(shì)明顯，用戶很滿意。

通過本次對(duì)BTA深孔鉆的制造及改進(jìn)，在加工鑄造鋁合金精度高的鏡面孔時(shí)，要注意以下幾點(diǎn)：

（1）要合理選擇刀具材料及加工工藝，保證刀具前刀面及擠壓圓柱刃的表面粗糙度值Ra≤0.1μm，這是加工鏡面孔的重要條件.

（2）是要有合理的刀具幾何參數(shù)，才能有效的發(fā)揮刀具材料應(yīng)有的切削性能；最后還要根據(jù)工件材料的物理力學(xué)性能來選擇合理的切削用量。

[1] 袁哲俊，劉華明.刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.

[2] 上海市金屬切削技術(shù)協(xié)會(huì).金屬切削手冊(cè)（第三版）[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2000.