高温合金材料的小直径深孔振动钻削试验研究

现代制造工程!""#（$）

"刘战锋!徐旭松!彭!海!黄!华

摘要!通过对高温合金材料的切削性能和深孔钻削工艺的研究，设计一种用于钻削难加工材料小直径深孔的钻削系统和钻头，并进行高温合金的钻削试验，工艺效果良好，有效解决了此类合金材料小直径深孔钻削的难题。关键词：深孔加工!%&系统!深孔钻头!高温合金

中图分类号："#$%!文献标识码：&!文章编号：’()’—*’**（%++*）+,—++-.—+%

!!一、高温合金的切削加工特点

高温合金的切削特性表现为：’）切削变形大；%）加工硬化现象严重，已加工表面硬化程度可达基体的%++/$++倍；*）切削力大，比碳钢大’倍以上；-）切削温度高，比切削碳钢高得多，有时可达’+++0；$）刀具磨损剧烈，耐用度明显下降。在高切削温度下（)$+/’+++0），刀具产生严重的扩散磨损和氧化磨损；(）表面质量和精度不易保证。

!!二、钻削系统的选择与设计

’1加工系统

钻削系统是深孔钻削能否顺利进行的重要因素之一。23（24567838898:）系统是%+世纪)+年代中期日本冶金股份公司研制出来的。它是将;"&系统推出切屑和喷吸钻系统吸出切屑的方法相结合，使用一根钻杆完成推、吸双重作用。其工作原理为：大部分（约%<*）切屑液从授油器进入，通过钻杆外壁与已加工表面之间到达切削区，冷却润滑钻头，并冲击切屑，将之从钻杆内部推出；另一小部分（约’<*）切削液从负压装置进入，通过喷嘴直接到达钻杆内腔，并向后高速喷射，在钻杆内产生负压，将切削区的切削液向后抽吸。切屑在两路切削液的推、吸双重作用下，排屑十分流畅。23系统采用单层钻杆，钻杆的壁厚及内腔排屑空间均比一般的喷吸钻大，被加工的工件孔径可小至$==。因此，23系统是小直径内排屑深孔钻削较理想的加工系统。

%1振动装置

振动钻削能够控制切屑的形态，实现可靠断屑。而小直径深孔钻削的主要问题之一是切屑的控制问

题，振动钻削是小直径深孔钻削中比较可靠和理想的切屑控制方式。在23系统的基础上加以改造，增设振动装置，就构成了23振动钻削系统。振动装置为低频机械式振动装置，采用双偏心凸轮机构可实现振幅在+/+1$==内无级调节。振动频率的调节可以通过交流变频器实现+/’++>?的无级调节。由于变频器调速的负载特性好，所以可以得到比较精确的振动频率。

*1冷却润滑系统

23钻的冷却润滑非常重要，它关系到钻削过程中的冷却、润滑和排屑。切削液从授油器进入切削区，冷却润滑切削区，并冲击切屑，带着切屑从钻杆内壁流入负压抽屑装置后，与打入负压腔的切削油混流后流入油箱内的滤油装置进行回油，其中在通往负压抽屑装置的油路上安装调速阀是为了恒定其流量，防止在钻削深度增加时导致油压增大、流量减小，影响冷却润滑和排屑。

!!三、23钻头设计

’1钻头结构设计

本文设计的23钻头有以下特点：’）钻头头部是整体形的硬质合金，即导向块和切削刃为一体。%）将硬质合金刀片做成了“"”型端面，而在钻杆上相应铣出“"”型沟槽，将刀片插入粘接固定。*）整体形容屑空间比相同尺寸的枪钻约大%+@/*+@，同时整体形硬质合金块与钻杆焊接面积比较大，保证了钻削可靠性。-）钻头头部排屑喇叭口附近焊有软质材料的减振块，保证钻削的平稳性，且可以减小或避免钻削螺旋沟的产生，有效地保证钻削的质量，提高钻头的耐用度。$）有较长的导向块，起稳定钻削、&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&

加强导向的作

作者简介：刘晓初，华南理工大学在职博士生（电子科技大学中山

学院副教授）。主要研究方向为精密机械和轴承的设计与制造及自动化，在核心期刊发表了论文%+余篇，*篇被《美国工程索引》（AB ）收录，多篇被俄罗斯《文摘杂

志》机械制造工艺卷收录，完成过多项省、市级科研项

目，获国家专利$项、省、市级奖各’项。

作者通讯地址：华南理工大学机械工程学院（广州$’+(-+）

中山市浩宇机械轴承厂（$%.-).）

收稿日期：%++*+%%*

-!工艺与工艺装备!

万方数据