5
以上前两例(1)、(2)可钻削性分级的各项指标均不超过5,因此其可钻削性是良好的或较好的。由第(3)例可知,45钢经淬火和中温回火后,硬度、强度大增,切削力增加,则可钻削性变坏。而第(4)例,不锈钢1Cr18Ni9Ti,强度虽不算高,但因其塑性大和导热系数低,造成切屑不易断,加工硬化强烈,产生的切削热多、温度高。因此,在钻孔时,应作为主要问题认真对待,采取对策。 第三节 钻铸铁 一、问题的提出
6
灰铸铁与碳素钢一样,也是一种铁(Fe)与碳(C)的合金,含碳
高于2%的就为铸铁。铸铁是机械工业应用广泛的材料之一,例如机床床身,机器底座,各种箱体、壳体等都是铸铁(如HT15-33、HT20-40)制成,许多机床厂,汽车、拖拉机厂的生产线上多轴组合钻床大都用来钻这种材料。球墨铸铁通过浇铸前向铁水加入球化剂和墨化剂,以促使碳呈球状石墨结晶,其强度和塑性均比灰铸铁高。在用普通麻花钻钻铸铁孔时,发现有下述特点:
(1)钻头的磨损几乎完全在后面上,外缘转角处磨损最大,有时整个角磨掉,限制了生产效率的提高。
(2)当横刃修磨得过窄时,钻头容易崩刃或崩尖,尤其是钻铸造质量差或带有铸造黑皮的工件。
(3)切屑细碎,钻深孔时难以排屑,切削液不容易流到切削区。
(4)不用切削液时,钻头与孔壁容易研死。而且灰尘很大,有害于人身健康。 (5)有一定程度的扎刀现象,使工件在出口处易产生崩裂。 二、灰铸铁的特点
上述这些问题的产生不是偶然的,而是与铸铁的特性密切地联系着的。常用的铸铁其特点有: (1)硬度较低,一般约为HB176~255,但是铸件表面往往有带型砂的硬皮和氧化层,这层表皮硬度很高。另外,毛坯边缘有时可能出现白口铸铁,这时硬度极高,约为HB600,加剧钻头磨损。
(2)强度低(指抗拉、抗弯强度),而抗压强度和耐磨性则较高。因此,整个来说,钻削力不大(相对于钢而言)。而且,在切削负荷中轴向抗力是主要的,扭矩抗力占的比例不大,例如用直径27毫米的普通麻花钻,钻合金结构钢(40Cr)和铸铁(HT15-33)来比较,钻铸铁比钻合金结构钢的轴向力只减小35%,而扭矩则减小57%,如表5-4。其他脆性材料有类似的趋向。
7
(3)脆性大,塑性变形小,切屑是崩碎的,夹杂有粉末。碎末状的切屑,带来一些问题,第一,当钻深孔时,比较难排出;第二,切屑碎末如同研磨剂一样,夹在钻头的后面、刃带与工件之间,产生剧烈的摩擦,使钻头磨损;第三,由于切屑是成小片崩碎的,钻削力和热量均集中在刃口上,且切屑与钻头前刀面的摩擦较小,与后刀面的摩擦是主要的。
这几个方面的因素就决定了钻头的磨损主要在后刀面和刃带上,实际情况也正是这样。 (4)铸铁的导热率较低,也促使切削热集中在切削刃口上。
(5)铸铁组织比较粗松,并含有石墨,减小了材料的塑性和强度,有利于切削。但铸铁中还含有碳化铁(显微硬度高达1000~2300)及其他很硬的杂质,则对刀具耐用度很有害。铸造中难免产生铸造缺陷,如气孔、砂眼、冷隔、白口等,常导致切削刃崩坏,或两刃负荷不同,使孔轴线偏斜。 三、钻铸铁群钻的特点和使用
由表5-2可知,灰铸铁(如HT20-40)的可钻削性等级为3、4、4、3,即属于较易钻削一类。但就其四项指标而言,Ⅱ、Ⅲ项指标高,即塑性较低,切削崩碎,导热慢,热量集中在刃口。因此,基本对策是:
(1)应使钻头尽快地通过工件,尽量缩短切削刃与工件的接触路程,减少钻头切削刃与工件摩擦的机会。所谓快速通过工件,就是要求钻头每分钟进给量尽量大一些,即转速(n)与进给量(f)的乘积(nf毫米/分)要大。另一方面,当钻头每分钟钻入的深度相同,亦即每分钟进给行程(nf)一定时,由于切削刃是沿螺旋线前进,若转得慢(n小),进给得快(f大),即螺线的螺距大一些,则切削刃走过的总路程要短,切削刃受到的摩擦机会就减少了。因此,应尽可能加大进给量,然后适当地选择转速。
(2)要加大进给量,则钻削抗力增大,因此应使钻头尽量锋利。由于钻铸铁轴向抗力是主要的部分,而轴向抗力又多集中在横刃上,所以,合理地修磨钻头横刃,减小轴向抗力是主要的。如果把横刃完全切除,则轴向抗力可显著降低,但这样带来两个问题:第一,定心不好,通常要用钻模来定位;第二,钻硬的铸铁时,尤其是稍遇到有铸造黑皮和白口时,钻头容易崩刃。因此不宜将横刃完全磨掉,应保留一定的钻心尖,但比钻钢的群钻横刃修磨得更窄、更锋利一些,内刃前角γτ0也可大些。
(3)为了保护钻心尖,磨出月牙圆弧槽使钻心尖低下来,切入工件后三尖很快同时切削,钻心尖不易崩坏和磨损,也便于找正。横刃虽然修得更窄了,但钻尖高可和钻钢的基本型相近。
8