GCr15大長徑比微小孔鑽削

1.技術背景

GCr15，高碳鉻軸承鋼的代表鋼種。由於其綜合性能好，具有高而均勻的硬度，良好的耐磨性和高的接觸疲勞壽命，被廣泛地用於航空、航天產品上。但就加工性能來講，其硬度較大、較黏，屬於一種難加工材料；而且國產軸承鋼在精鍊過程中有較多的非金屬夾雜物，主要有氧化物鋁酸鈣、鎂鋁尖晶石等，硫化物MnS和CaS，以及氧化物與氯化物的複合夾雜，這些夾雜物形成局部硬點，給加工帶來難度。如圖1所示，某GCr15產品上φ0.5的小孔對控制流量起著非常重要的作用，孔深約6mm，是典型的大長徑比（12:1）微小孔。

（1）加工刀具選擇。

①Co高速鋼鑽頭。因為零件材料硬度較高，Co高速鋼鑽頭磨損較快，切削刃易磨鈍，摩擦力急劇上升，機床出現悶車現象，刀具容易折斷，因此無法滿足加工要求。

②通用合金鑽頭。通用合金鑽頭，切削刃較長，刀具相對單薄，當鑽頭接觸到零件材料中夾雜的非金屬雜質時，零件發燙，鑽頭髮出尖銳聲音，很快折斷，亦無法滿足加工要求。

③自製扁鑽。在綜合考慮小孔的加工特點和零件材料特點後自製刀具，選定YL10.2和YD15合金棒。

YL10.2用於高速車削、銑削，也可用於淬火鋼的加工；YD15用於精車、半精車鈦合金、鎳基高溫合金及釺焊後零件的加工。經試驗，最終選定韌性較高的YL10.2合金棒，刃磨φ0.5×2中心鑽、φ0.5×4.5扁鑽和φ0.5×6扁鑽各一支，分階段進行加工。其中φ0.5×6扁鑽頂角磨成100°，定心較好；刃傾角由一般常用的1.5°變為3°，剛性好；只在長3mm範圍內開扁，增加刀具強度；刃磨30′倒錐利於排屑。刀具結構及實物如圖2、圖3所示。

（2）切削參數選擇。GCr15在切削過程中，其切削力是動態變化的。在刀具初始切入的瞬間，切削力急劇增大，隨著刀具開始切入工件，切削進入了穩定階段，穩定切削力約220N。隨著刀具繼續前進，切削力總趨勢不斷增加，但因切屑不斷分離而出現波動。同時，在切削加工中，隨著切削速度的提高，工件表面殘餘應力逐漸增大。主要原因為：當切削速度顯著提高時，切削層金屬發生了彈、塑性變形，且後刀面與工件表面、前刀面與切屑摩擦產生切削熱，使切削溫度顯著提高。因此在選擇切削參數時，需控制好切削力和切削熱，防止扁鑽斷裂。

本次零件小孔加工分三個階段進行，每個階段的切削參數如下：①選用φ0.5×2中心鑽定心，轉速4000r/min，每進給0.3mm退刀一次，每加工25件刃磨一次。②選用φ0.5×4.5扁鑽預鑽，轉速4000r/min，每進給0.15mm～0.2mm退刀一次，每加工15件刃磨一次。③選用φ0.5×6扁鑽接通孔，轉速4000r/min，每進給0.1mm～0.15mm退刀一次，每加工10件刃磨一次。

（3）冷卻潤滑應用。冷卻液具有降低切削溫度、減少刀具磨損、減少工件熱變形以及沖刷鐵屑的作用，本次加工採用攻絲油和煤油混合液作為冷卻液。每次退刀的時候，及時用毛刷蘸取冷卻液清理鐵屑，冷卻鑽頭，切削過程中，其潤滑冷卻效果良好。

本文以某型產品為例，從零件材料、加工刀具、切削參數以及冷卻潤滑等方面入手，介紹了GCr15大長徑比微小孔的鑽削方法，為類似零件的深長孔加工提供了一些參考。

聲明：本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題，請第一時間告知，我們將根據您提供的證明材料確認版權並按國家標準支付稿酬或立即刪除內容！

機工刀具世界

致力於指導製造業一線技術員工

合理選用數控刀具

介紹刀具行業最新技術進展

推薦最新數控刀具產品

為製造業創造價值

《金屬加工》出品

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！