鉆削技術(shù)與刀具的發(fā)展近況

    最近在德國金屬加工行業(yè)所做的一項(xiàng)調(diào)查表明，鉆削加工是機(jī)械加工車間耗時(shí)最多的工序。事實(shí)上，在所有的加工工時(shí)中，有36％消耗在孔加工操作上。與此對(duì)應(yīng)的是，車削加工耗時(shí)為25％，銑削加工耗時(shí)為26％。因此，采用高性能整體硬質(zhì)合金鉆頭取代高速鋼和普通硬質(zhì)合金鉆頭，能夠大幅度減少鉆削加工所需的工時(shí)，從而降低孔加工成本。

    過去幾年來，切削加工參數(shù)（尤其是切削速度）在不斷提高，特別是高性能整體硬質(zhì)合金鉆頭的切削速度提高明顯。20年前，整體硬質(zhì)合金鉆頭的典型切削速度為60～80m/min。如今，在機(jī)床能夠提供足夠的功率、穩(wěn)定性和冷卻液輸送能力的條件下，采用200m/min的切削速度鉆削鋼件已不足為奇。盡管如此，與車削或銑削加工的一般切削速度相比，鉆削加工在加工效率上還有很大的提高潛力。

    整體硬質(zhì)合金鉆頭對(duì)于基體的韌性要求很高，而鉆頭的磨損在可控和均勻穩(wěn)定的情況下是可以接受的。因此，典型的鉆削刀具牌號(hào)比車削或銑削刀具含有更多的鈷元素。

    鉆頭材質(zhì)通常采用微細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，以提高切削刃強(qiáng)度，確保均勻磨損而不發(fā)生崩刃。用硬質(zhì)合金鉆頭加工時(shí)通常要使用水基切削液，因此切削刃處的溫度并不太高，但要求鉆頭具有抗熱沖擊性。性能最佳的鉆頭牌號(hào)是典型的純碳化鎢材料，而無需大量添加碳化鉭或碳化鈦。
對(duì)于整體硬質(zhì)合金鉆頭而言，涂層必須發(fā)揮比僅僅提高表面硬度和耐磨性更大的作用。涂層必須在刀具與工件材料之間提供隔熱層并保持化學(xué)惰性；必須將工件材料與涂層之間的粘結(jié)作用降至最低以減小摩擦；涂層表面必須盡可能光滑；此外，麻花鉆的涂層還必須具有抗裂紋擴(kuò)散能力。鉆削加工的動(dòng)力學(xué)特性可能會(huì)引起微裂紋，為了保持刀具壽命，就必須阻止裂紋擴(kuò)散。通過選擇正確的涂層工藝和生成適當(dāng)?shù)耐繉语@微結(jié)構(gòu)，可使涂層材料處于壓應(yīng)力狀態(tài)下，從而大幅度延長刀具壽命。

    采用多層涂層可以獲得良好的使用效果。多層涂層能阻止微裂紋在各層涂層之間擴(kuò)散，即使有個(gè)別涂層出現(xiàn)損壞和剝落，其它的涂層仍可對(duì)硬質(zhì)合金基體起到保護(hù)作用。對(duì)于鉆削刀具，采用納米涂層和精確定制涂層也具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/font>