鉆削加工的案例
【工藝知識】傳統鉆削與螺旋銑孔加工工藝，它們有什么區別？
作為一種新型孔加工方式，螺旋銑孔技術具有切削過程平穩、刀具承受切削力小和一次加工即可滿足精度要求的優點。該技術已成為國內外材料加工研究的熱點和難點之一。那么，傳統鉆削與螺旋銑孔加工工藝有什么不同呢？
傳統鉆削工藝
傳統的鉆削加工主要有以下特點：
其一，在傳統的鉆孔過程中，主軸中心的線速度為0，即鉆頭中心不參與切削，工件的中心區域材料要完全依靠鉆機向下的推力將其擠出來去除，因而鉆頭所承受的Z向力很大，當加工鈦合金等難加工材料時，刀具的快速磨損失效也就在所難免了。
其二，傳統鉆孔加工過程是一個連續的切削過程，刀刃始終與工件相接觸，切削時接觸面溫度很高，而鈦合金的導熱性差，連續的切削過程使溫度不斷累積，這也加速了刀具的磨損失效，導致加工表面質量下降。
其三，傳統鉆孔加工的排屑方式也是導致刀具失效的一個原因。鉆孔過程中，切屑從鉆頭狹槽中排出，排屑速度慢，而切削熱主要是由切屑帶走的，當切削熱不能及時疏散時，大量切削熱留在了工件和刀具上，這會加速刀具的磨損失效。
另外，切屑與已加工孔的表面有直接接觸時，加工表面會被劃傷，顯然這種排屑方式又影響了孔的表面質量。一般說來，傳統鉆孔加工質量是無法滿足飛機制造業的精度要求的，還必須依靠其他工序來保證孔的表面質量，從而降低了工作效率，同時也提高了加工成本。從技術可行性和經濟角度考慮，傳統鉆孔工藝已不再適用于飛機制造業。
螺旋銑孔工藝
與傳統的鉆削加工相比，螺旋銑孔采用了完全不同的加工方式。
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銑削加工
02
鉆孔加工
機床加工不同工藝能達到的最高精度有多高？
磨削是一種用磨料、磨具切除工件上多余材料的加工方法，屬于精加工，廣泛應用于機械制造行業中。 磨削加工通常用于半精加工和精加工，精度可達IT8-IT5甚至更高，磨削加工的表面粗糙度為Ra1.25，即0.16μm；
A-精密磨削表面粗糙度為0.16—0.04μm。
B-超精密磨削表面粗糙度為0.04—0.01μm。
C-鏡面磨削表面粗糙度可達0.01μm以下。
5-鉆削加工。這是孔加工的一種基本方式。鉆孔通常在鉆床、車床、鏜床或銑床上進行。
鉆削加工的加工精度一般較低，通常只能達到IT10，表面粗糙度為Ra12.5，即6.3μm，在鉆削加工之后通常會配套使用擴孔、鉸孔等操作來輔助完成半精加工、精加工操作。
6-鏜削加工。這是一種使用刀具進行擴孔或其他圓形輪廓的內徑切削工藝，通常應用于從半粗加工到精加工之間，采用的刀具一般為單刃鏜刀或鏜桿。
A - 對鋼鐵材料的鏜孔精度一般可達IT9—IT7,表面粗糙度為2.5—0.16μm。
B- 精密鏜削的加工精度能達到IT7—IT6，表面粗糙度為0.63—0.08μm。
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4.毛刺的處理
鉆削加工中，在孔的入口及出口處會出現毛刺，尤其是在加工韌性大的材料及薄板時。其原因是當鉆頭快要鉆透時，被加工材料出現塑性變形，這時本應由鉆頭靠近外緣部分刃口切削的三角形部分受軸向切削力作用后變形向外側彎曲，并在鉆頭外緣倒角和刃帶棱面的作用下進一步卷曲，形成卷邊或毛邊。
四、鉆削的加工條件
一般的鉆頭產品樣冊目錄中有按加工材料排列的《基本切削用量參考表》，用戶可參考其提供的切削用量選擇鉆削加工的切削條件。切削條件的選擇是否適當，應通過試切削，根據加工精度、加工效率、鉆頭壽命等因素綜合判斷。
1.鉆頭壽命與加工效率
在滿足被加工工件技術要求的前提下，鉆頭的使用是否得當，主要應根據鉆頭使用壽命和加工效率來綜合衡量。鉆頭使用壽命的評價指標可選用切削路程；加工效率的評價指標可選用進給速度。對于高速鋼鉆頭，鉆頭使用壽命受回轉速度的影響較大，受每轉進給量的影響較小，所以可通過增大每轉進給量來提高加工效率，同時保證較長的鉆頭壽命。但應注意：如果每轉進給量過大，切屑會增厚，造成斷屑困難，因此必須通過試切確定能順利斷屑的每轉進給量范圍。對于硬質合金鉆頭，切削刃負前角方向磨有較大倒角，每轉進給量的可選范圍比高速鋼鉆頭小，如加工中每轉進給量超過該范圍，會降低鉆頭使用壽命。
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鉆孔加工五大關鍵問題，搞定它們，橫掃一切！
毛刺的處理
鉆削加工中，在孔的入口及出口處會出現毛刺，尤其是在加工韌性大的材料及薄板時。
其原因是當鉆頭快要鉆透時，被加工材料出現塑性變形，這時本應由鉆頭靠近外緣部分刃口切削的三角形部分受軸向切削力作用后變形向外側彎曲，并在鉆頭外緣倒角和刃帶棱面的作用下進一步卷曲，形成卷邊或毛邊。
四、鉆削的加工條件
一般的鉆頭產品樣冊目錄中有按加工材料排列的《基本切削用量參考表》，用戶可參考其提供的切削用量選擇鉆削加工的切削條件。
切削條件的選擇是否適當，應通過試切削，根據加工精度、加工效率、鉆頭壽命等因素綜合判斷。
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鉆頭壽命與加工效率
在滿足被加工工件技術要求的前提下，鉆頭的使用是否得當，主要應根據鉆頭使用壽命和加工效率來綜合衡量。鉆頭使用壽命的評價指標可選用切削路程；加工效率的評價指標可選用進給速度。對于高速鋼鉆頭，鉆頭使用壽命受回轉速度的影響較大，受每轉進給量的影響較小，所以可通過增大每轉進給量來提高加工效率，同時保證較長的鉆頭壽命。但應注意：如果每轉進給量過大，切屑會增厚，造成斷屑困難，因此必須通過試切確定能順利斷屑的每轉進給量范圍。對于硬質合金鉆頭，切削刃負前角方向磨有較大倒角，每轉進給量的可選范圍比高速鋼鉆頭小，如加工中每轉進給量超過該范圍，會降低鉆頭使用壽命。由于硬質合金鉆頭的耐熱性高于高速鋼鉆頭，回轉速度對鉆頭壽命的影響甚微，因此可采用提高回轉速度的方法來提高硬質合金鉆頭的加工效率，同時保證鉆頭壽命。
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切削液的合理使用
鉆頭的切削是在空間狹窄的孔中進行，因此切削液的種類及給注方式對鉆頭壽命及孔的加工精度有很大影響。
切削液可分為水溶性和非水溶性兩大類。
非水溶性切削液的潤滑性、浸潤性和抗粘接性較好，同時還具有防銹作用。
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銑削加工
2. 鉆孔加工
資料來源：前沿數控技術
銑削加工與鉆削加工必備計算公式
銑削加工
2. 鉆孔加工
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一文掌握鉆削加工那些技巧！
1）選擇用于加工鈦合金的槽型時，最好具有鋒利的切削刃。加工鎳基合金時，堅固的槽型至關重要。如果出現加工硬化問題，則嘗試提高進給率。
2）高達70巴的高壓冷卻液改進性能表現。
（5）淬硬鋼鉆削技巧
獲得可接受的刀具壽命。
1）降低切削速度以減少熱量。調整進給率以獲得可接受且易于排出的切屑。
2）高濃度混合乳化液。
來源：山特維克可樂滿
飛機裝配自動制孔刀具技術研究
在質量水平和一致性更趨嚴格并且對生產效率要求更高的現狀下，采用硬質合金作為鉆頭基體材料而PCD為切削刃的鉆頭可作為復合材料孔加工的理想刀具。
為了獲得更長的刀具壽命、更精確的孔公差和更短加工時間，可用不同鉆尖形式的新一代的PCD涂層刀具提升此類產品的強度和精度。類金剛石涂層是硬質合金鉆頭的備選，具有高通用性、低成本以及可重磨的優點。
飛機裝配自動制孔的工藝難點
1 單一材料的切削加工性能
1.1 復合材料的切削加工性能
碳纖維復合材料是一種采用鋪層方式的材料，以碳纖維作為增強體，以環氧樹脂作基體，一層一層鋪陳而成。在鉆削加工時，由于層與層之間結合劑的強度與纖維本身的強度的不同、纖維方向與切削刃角度不同而表現出的不同性能，導致制孔后形成了各種各樣的缺陷。
當使用標準麻花鉆鉆削加工時，一般情況下入口不產生缺陷，而出口易產生分層、毛邊和撕裂3種缺陷，其中毛邊最為常見。標準麻花鉆鉆尖處為負前角，切削負荷最大，故鉆尖處磨損比其他位置快得多。在很大程度上碳纖維復合材料表面加工質量取決于鉆尖的鋒利程度，只有鉆尖足夠鋒利，才能切斷每根碳纖維絲，一旦鉆尖磨損嚴重，鉆尖不能對碳纖維絲形成剪切，而靠擠壓作用將其斷裂，這樣就會產生撕裂現象，嚴重時還會在孔的出口處產生分層現象。標準麻花鉆有很長的橫刃，在鉆削加工中，有50%以上的鉆削軸向力產生在橫刃處，橫刃越長，則鉆削產生的軸向力就越大。在鉆削碳纖維復合材料時，鉆削軸向力的大小是衡量刀具加工性能的一項重要指標。鉆削產生的軸向力越大，則越容易在零件的孔壁產生分層現象。分層與否取決于鉆削軸向力間與層間結合力的大小關系。即使在孔的出、入口處表面是完好無損的，但是如果通過探傷發現內部有分層，孔的加工質量也是不合格的。
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常用車削加工計算公式
● 切削線速度Vc（m/min）
Dm：加工直徑，單位(mm)
n：主軸轉速，單位(rpm)
● 主軸轉速 n （rpm）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
Dm：加工直徑，單位(mm)
●
金屬去除率 Q （cm3/min）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
●
凈功率 Pc （kW）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
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加工時間 Tc （min）
Im：加工長度，單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
n：主軸轉速，單位(rpm)
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常用車削加工計算公式
● 切削線速度Vc（m/min）
Dm：加工直徑，單位(mm)
n：主軸轉速，單位(rpm)
● 主軸轉速 n （rpm）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
Dm：加工直徑，單位(mm)
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金屬去除率 Q （cm3/min）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
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凈功率 Pc （kW）
Vc：切削線速度，單位（m/min）
ap：切深（吃刀量），單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
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加工時間 Tc （min）
Im：加工長度，單位（mm）
fn：每轉進給量，單位（mm/r）
n：主軸轉速，單位(rpm)
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【行業知識】鉆頭的顏色對鉆頭的選擇有影響嗎？
4、毛刺的處理
鉆削加工中，在孔的入口及出口處會出現毛刺，尤其是在加工韌性大的材料及薄板時。其原因是當鉆頭快要鉆透時，被加工材料出現塑性變形，這時本應由鉆頭靠近外緣部分刃口切削的三角形部分受軸向切削力作用后變形向外側彎曲，并在鉆頭外緣倒角和刃帶棱面的作用下進一步卷曲，形成卷邊或毛邊。
幾篇復合材料切削仿真方面的文章
復合材料切削仿真
[emuch.net]纖維增強復合材料的細觀力學模型以及數值模擬進展.pdf
SiCp／Al復合材料鉆削加工的有限元和試驗研究.pdf
基于ANSYS_LS_DYNA鉆削過程的數值仿真.pdf
碳纖維復合材料高速鉆削力的研究.pdf
硬質合金鉆頭鉆削碳纖維增強復合材料工藝.pdf
基于ANSYS的鉆頭有限元分析及優化設計
鉆頭是一種形狀較復雜的孔加工工具，在現在的汽車以及飛機制造業中鉆孑Ｌ工序占有很大的比重，被廣泛應用于現代工業加工中。人們一直致力于鉆頭結構的改進和鉆削過程的研究，以此來提高鉆頭的鉆削的效率和鉆頭的使用壽命。鉆削加工是較復雜機械加工方法之一．傳統的分析設計方法無法對刀具進行較精確的強度、剛度、應力以及應變分析，因此提高鉆頭設計的關鍵是在設計的過程中能較準確預測鉆頭的受力、鉆削狀況以及由此導致的鉆頭內部的應力應變情況，為鉆頭的設計以及優化提供可靠的理論依據
基于ANSYS的鉆頭有限元分析及優化設計.pdf
展開 影響精密機械加工技術發展水平的因素
現代工業早已使用電腦數字化控制的機床進行作業了，數控機床可以按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的“數控加工”。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具機械加工的發展趨勢和重要和必要的技術手段。現代加工廠家的發展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復合化、智能化和開放式結構。
機械加工工藝方法,其中包括利用加工中心的可編程性合理編制數控加工程序,利用加工中心的操作人性化之特點優化切削參數。文章運用了對比的方法介紹了合理選擇刀具幾何形狀以及采用普通高速鋼鉆頭和立銑刀加工高精度大孔徑比鈦合金孔的加工工藝路線和措施。并通過實際樣件的加工驗證了改進刀具、優化切削參數及加工工藝方法的實用性。鈦合金是一種應用廣泛的高溫合金,主要應用于測井儀器的保護外殼的制造,所以,鈦合金的加工工藝對鈦合金制品的質量具有直接影響,其中就涉及到了對鈦合金進行切削加工,尤其是深孔鉆削的加工工藝,而且深孔鉆削的加工性如何決定了鈦合金的應用范圍。
在實踐中，對于精密機床、陀螺儀等精密的零件，我們可以通過傳統的去除精密機械加工方法來實現預期的精度目標。具體而言，對于有色金屬材料，我們可以采用銑削或車削的加工方法來完成精度目標；對于黑色金屬材料，我們可以通過研拋、磨削、研磨的工藝手段來完成精度任務。加工設備是實施精密超精密加工技術的平臺。在實踐中，我們要重點考慮這樣幾項因素：
一是機床最終精密機械加工所能夠達到的綜合精度；
二是機床的材料及結構設計；
三是機床的傳動及伺服系統；
四是機床的安裝與工作條件。
這些因素關系到焊接件精密機械加工技術發展水平，我們必須對此高度重視。
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