钻削技巧之冷却液和切屑控制

钻削技巧

冷却液供应提示和技巧

正确供应冷却液对于获得成功的钻削性能而言至关重要。冷却液供应会影响：

? 排屑

? 孔质量

? 刀具寿命

冷却液箱的容积应比泵每分钟供给的冷却液容量大5-10倍。有足够的冷却液流量非常重要。

可使用秒表和一个大小合适的桶来测量容量。

切削液供应中压力与直径的关系

(压力为红色，直径为黄色，容量为蓝色)

检查从钻头中流出的冷却液容量

? 请务必使用含有EP (极压) 添加剂的可溶性切削油 (乳化液)。为了确保最佳刀具寿命，油水混合物中的含油量应介于5-12%之间 (加工不锈钢和高温合金材料时应介于10-15%之间)。提高切削液的含油量时，务必用分油器进行检查，以确保不会超过推荐的含油量

? 在条件允许的情况下，与外冷却液相比，始终首选使用内冷却液

? 净油能够改善润滑效果，在钻削不锈钢应用时带来益处。请务必与EP添加剂一起使用。整体硬质合金钻头和可转位刀片钻头都能使用净油并能取得不错的效果

? 压缩空气、雾状切削液或MQL (微量润滑) 可能成为稳定工况下的成功之选，特别是在加工某些铸铁和铝合金时。由于温度升高进而可能对刀具寿命产生负面影响，建议降低切削速度

内冷设计

内冷设计始终是避免堵屑的首选，特别是在加工长切屑材料以及钻削较深的孔 (> 3×DC) 时。

对于水平钻头，当冷却液从钻头中流出时，在至少30 cm (11.81英寸) 的长度上都不应有切削液下冲现象。

外冷设计

外冷却液供应可在切屑形成良好以及孔深较浅时使用。为了改善排屑，至少应有一个冷却液喷嘴 (如果是非旋转应用，则为两个喷嘴) 靠近刀具轴线位置。

干式钻削技巧，不使用冷却液

通常不建议进行干式钻削。

? 可用于短切屑材料且孔深可达直径3倍的应用场合

? 适合于卧式机床

? 建议降低切削速度

? 刀具寿命会降低

建议切勿将干式钻削用于：

? 不锈钢材料 (ISO M和S)

? 可换头钻头

高压冷却(HPC) (~70 bar)

使用高压冷却液的益处是：

? 由于冷却效果增强，刀具寿命较长

? 改善不锈钢等长切屑材料加工中的排屑效果，并且可能延长刀具寿命

? 排屑性能更好，因此安全性更高

? 根据给定的压力和孔尺寸提供足够的流量，以保持冷却液供应

切屑控制技巧

切屑成形和排屑是钻削中的关键问题，取决于工件材料、钻头/刀片槽型的选择、冷却液压力/容量、切削参数。

堵屑会导致钻头径向移动，从而影响孔质量、钻头寿命和可靠性，或导致钻头/刀片崩断。

更厚和更硬的切屑

速度

由于更低的摩擦而切屑成形更开阔

进给

当切屑能够从钻头中顺畅排出时，切屑成形是可接受的。对其进行识别的最佳方法是在钻削过程中进行监听。连续的声音表示排屑良好，断续的声音表示切屑堵塞。检查进给力或功率监控器。如果存在异常，则原因可能是切屑堵塞。查看切屑。如果切屑长而弯曲，但未卷曲，则表示出现切屑堵塞。查看孔。出现堵屑后，将看到粗糙表面。

排屑良好时的孔

受堵屑影响的孔

避免堵屑的技巧：

? 确保使用正确的切削参数和钻头/刀尖槽形

? 检查切屑形状 - 调整进给量和速度

? 检查切削液流量和压力

? 检查切削刃。整个断屑槽未起作用时，切削刃损坏/崩刃可能导致长切屑

? 检查切削加工性是否由于新的工件批次而改变 - 调整切削参数

非常好、可接受的切屑与不可接受的切屑

可转位刀片钻头

中心刀片形成的锥形切屑很容易识别。周边刀片形成的切屑类似于车削。

中心切屑

周边切屑与中心切屑

非常好

可接受

堵屑

整体硬质合金钻头

可从切削刃的中心到周边形成一条切屑。

极好

可接受

堵屑

初始切屑

注意：一开始钻入工件时产生的初始切屑总是很长，但是这不会造成任何问题。

可换头钻头

优异的

可接受

不可接受，存在切屑堵塞风险

进给和切削速度的提示和技巧

vc (m/min)

fn (mm/r)

切削速度 - vc (m/min (英尺/分钟)) 的影响

除了材料硬度以外，切削速度也是影响刀具寿命和功率消耗的主要因素。

? 切削速度是决定刀具寿命的最重要因素

? 切削速度会影响功率Pc (kW) 和扭矩Mc (Nm)

? 较高的切削速度将产生较高的温度并增加后刀面磨损，特别是在周边刀尖处

? 加工某些较软的长切屑材料 (即低碳钢) 时，较高的切削速度有利于切屑形成

? 切削速度过高：

o 后刀面磨损过快

o 塑性变形

o 孔质量差和孔径超差

? 切削速度过低：

o 产生积屑瘤

o 排屑差

o 更长的切削时间

进给 - fn (mm/r (英寸/转)) 的影响

? 影响切屑形成、表面质量和孔质量

? 影响功率Pc (kW) 和扭矩Mc (Nm)

? 高进给会影响进给力Ff (N)，在工况不稳定时应考虑该因素

? 影响机械应力和热应力

? 高进给率：

o 断屑较硬

o 切削时间较短

o 刀具磨损较小但钻头刃崩裂风险增加

o 孔质量降低

? 低进给率：

o 切屑较长较薄

o 质量提高

o 刀具磨损加快

o 更长的切削时间

钻削薄/刚性差的零件时，应保持低进给率。

获得高质量孔的技巧

? 排屑

确保排屑性能符合要求。切屑堵塞影响孔质量和可靠性/刀具寿命。钻头/刀片槽型和切削参数至关重要。

? 稳定性、刀具装夹

使用尽可能短的钻头。使用跳动量最小的精制刚性刀柄。确保机床主轴状况良好并且精确对准。确保零件固定且稳定。为不规则表面、斜面和交叉孔应用正确的进给率。

? 刀具寿命

检查刀片的磨损情况，预设刀具寿命管理程序。最有效的方法是使用进给力监视器监视钻削。

? 维护

定期更换刀片压紧螺钉。先清洁刀座，再更换刀片，确保使用扭矩扳手。在重磨整体硬质合金钻头之前，不要超过最大磨损量。