新型深孔镗削刀具Dimple镗杆介绍

作者：王文光编译来源：《工具展望》

与外圆和端面加工相比较，内孔镗削容易产生各种故障。在加工过程中，刀片切削刃在孔内部，肉眼无法观察，因此不易查明故障起因，这将给操作者带来诸多不便。

内孔加工的主要故障是由颤振和排屑不良引起的加工表面质量下降和刀具崩刃、折断等。其中，颤振是重要的原因之一。颤振的产生缘于刀具伸出长度与刀杆直径之比（L/d）过大，刀具刚性不足。另外，镗刀与钻头不同，钻头有两个切削刃参加切削，是一种相对平衡的刀具，而镗刀则是由一个切削刃参加切削，即所谓的单点切削刀具，因此受挠曲和扭转性能的影响十分明显，极易诱发颤振。

为了抑制颤振的产生，在实际生产中通常都采取如下一些措施：①尽可能缩短刀具伸出长度；②降低切削速度；②加大进给量，让切削力转移至轴向一侧；③使用大前角刀片或正前角刀片，以降低切削力；④减小刀尖圆弧R，以降低吃刀抗力；⑤在小切深加工时，减小切削刃倒棱宽度，以保持良好的切入性能。

但以上措施均受到切削条件的制约，有时甚至会适得其反，使消除颤振成为十分棘手的难题。如工件需要进行深孔加工时，镗刀伸出长度就无法缩短；降低切削速度便会降低加工效率；加大前角，容易产生崩刃；减小刀尖圆弧R，将使表面粗糙度恶化等。尤其在深孔、盲孔加工中，切屑很难从加工孔中排出，继续切入，刀具极易崩刃或划伤已加工表面。切屑堵塞严重时，还可能导致刀具折断。尤其在加工小直径深孔时，由于刀具与被加工材料间的余隙非常小，排屑更加困难，故障也会更多。

深孔镗削加工的棘手问题层出不穷，因此，用户迫切希望工具厂家能开发出高效率和高可靠性的镗削工具。日本三菱综合材料公司为满足用户的这种要求，最近开发出一种防振性能优异的dimple镗杆，有钢制整体式和硬质合金制刀杆两种类型，下面介绍其特点和切削效果。

一、钢制dimple镗杆

1．特点

钢制整体式dimple镗杆在设计刀具形状时，着重考虑在保持良好刚性的前提下，尽可能减轻镗削头重量，从而大幅度提高消减振动的阻尼性能。钢制dimple镗杆的特点如下：

（1）在镗削头背面加工有深窝，可减轻头部的重量。
（2）截面形状可抑制刀具变形，轻型镗削头可减轻颤振，伸出长度达过去同类产品的5倍。
（3）两个方向均有容屑槽，排屑性能良好。
（4）刀杆侧面有激光打印的刻度，便于操作者参照应用。
（5）刀体进行过Ni基物质涂层处理，呈银白色，与过去的发黑处理相比，防锈性能和使用寿命均有较大提高。
（6）刀片有80°、55°及35°菱形、80°凸三角形、正方形、三角形等多种形状，可满足不同加工的需要。
（7）刀杆直径有φ8～25mm六种规格，供80°菱形、三角形、凸三角刀片使用；φ10～20mm四种规格，供55°菱形刀片使用。
（8）刀片采用11°正前角，切削锋利度优异；断屑槽采用MV型，排屑性能良好；此外，还有一种磨制的断屑槽，可进一步提高加工表面精度。
（9）刀片材料有硬质合金、超高压烧结体及各种涂层刀片，均已实现标准化。

2．切削效果

（1）消减振动及防止变形

用φ16mm刀杆的dimple镗杆与原有的镗杆在同等条件下加工L/d＝5深孔时，dimple镗杆消减振动效果提高21％。另外，由于dimple镗削头采用了最佳形状配置，轴向力和径向力沿着截面分配合理，与原有镗杆相比，刀具变形量减少17％。

（2）断屑效果

dimple镗杆采用的MV型断屑槽,是由球状凹槽和另外两个斜槽壁组合而成的新型断屑槽结构,具有广泛的切屑处理功能。切屑被分断为有规则的细小卷曲形状，排屑流畅，且不会划伤已加工孔的表面。

（3）加工实例

在切深0.5mm、进给量0.1mm/r、切削速度80m/min、刀具伸出长度L/d＝5的条件下加工SCM440材料时，其他公司的镗杆易出现颤振，不少加工表面被划伤，而dimple镗杆却可平稳加工，加工表面质量良好。如切削速度提高至160m/min、L/d＝4，其他公司的镗杆加工后，在加工面上会留下明显的波纹状颤振痕迹，而dimple镗杆的加工面则非常光滑平整，精度仍可保持在极为优异的水平上。

二、硬质合金dimple镗杆

1.特点

硬质合金的弹性模量为钢的3倍以上，因此，材料本身就具有良好的抗颤振性能。三菱综合材料公司采用的硬质合金比一般的硬质合金具有更高的刚性，是一种防振性能良好的工具材料。此种镗杆的头部仍由钢制作，柄部为硬质合金，其结合形状采用锥形结合方式。此种方式可提高两者的结合强度。由于硬质合金镗杆刚性良好，其伸出长度约为钢制镗杆的1.6～2倍。

硬质合金dimple镗杆供油孔的位置结构可保证冷却液直接流向切削刃，这一特点对于深孔加工极为重要。内部供液效果可使切屑排出变得十分流畅，所用刀片可选80°菱形刀片或经济适用的三角形刀片。刀杆直径有φ8～20mm共五种规格，其中两种短柄（相当于全长的1/2、2/3）和三种标准长度，可根据工件情况酌情选取。

2.加工效果

在切削速度80m/min、切深0.5mm、进给量0.1mm/r、伸出长度L/d＝8的条件下，加工SCM440(185HB)，其他公司同类镗杆加工出的工件表面带有明显的颤振痕迹，而硬质合金dimple镗杆加工出的表面却十分光滑，与车削痕迹类似。L/d＝8的镗削加工是一种非常困难的加工，硬质合金dimple镗杆由于具有良好的减振效果，因而在如此苛刻的条件下，仍能进行高精度的稳定切削。

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