硬质合金钻头修磨与涂层技术的应用探索

    一、项目背景简述
    桥箱齿轮车间被动锥齿轮盘孔原采用摇臂钻床，使用普通高速钢钻头进行加工。随着公司生产规模的不断扩大，原有加工方式已不能满足生产节拍，为此，车间内引进了先进的数控加工中心。数控机床具有加工效率高、产品质量稳定等特点，特别适合大批量生产。
    目前车间内所加工的产品为HOWO被动锥齿轮，具有16个φ17的通孔，其材料为SAE8822H。该产品原材料硬度在HB165-190，由于含有一定成分的Ni元素，造成粘性较大。针对该工件的特性，选取合适的钻头，优化切削参数，提高加工效率成为当务之急。
    二、钻头材料的选取
    根据该材料的加工特性，要求钻头具有以下特点：
    1.足够的硬度。钻头的硬度必须大于被加工工件的硬度。
    2.足够的强度和韧性。由于钻头在加工工件时承受着很大的扭转力和轴向力，因此必须具有足够的强度和韧性。
    3.足够的耐磨性。由于被加工材料韧性好，要求切削时刀刃要足够锋利，因此刀具材料必须具有足够的抗磨损能力，这样才能减少加工硬化。
    4.刀具材料与工件亲和力要差。由于该工件化学特性要高，因此要求刀具材料和钛合金亲和力要差，以免行程扩散而造成粘刀、断钻现象。
    目前，适用于做刀具的材料种类极其繁多，包括工具钢、硬质合金、超硬材料等。
    起初，尝试采用普通高速钢钻头进行涂层进行试验，普通高速钢钻头价格低廉，当采用涂层技术后，可以明显降低刀具与工件的摩擦系数，提高刀具寿命。但是由于机床转速较高，所使用钻头强度不够，加工过程中造成钻头折断，效果并不理想。
    硬质合金是最新发展起来的一种刀具材料，适用于大多数材料的粗精加工，包括钢、铸铁、特殊材料和塑料。为此，决定采用整体硬质合金钻头。
    三、钻头修磨各参数的确定
    1.麻花钻的主要辅助平面
    (1)基面：如果不考虑辅助运动，麻花钻头主切削刃上任意点的基面，是通过该点而又包含钻头中心线的平面。由于麻花钻的架构特点，钻头主切削刃上各点的基面是变化的。
    (2)切削平面：主切削刃上任意点的切削平面，是包含该点切削速度方向而又切于该点加工表面的平面。切削平面和基面垂直，且主切削刃上各点的切削平面均不相同。
    (3)中剖面：通过钻头的中心线并与两个主切削刃平行的平面称为中剖面，中剖面只有一个。
    (4)柱剖面：主切削刃上任意点的柱剖面是通过该点并以钻头中心线为中心线而做的圆柱面，主切削刃上不同的柱剖面是不同半径的圆柱面。
    2.麻花钻钻头的主要几何参数的选取
    (1)钻头顶角的选择。
    顶角是两主切削刃在中剖面上投影的夹角。标准麻花钻钻头的顶角为118°。钻头顶角较小时、切削刃长，切下的切屑宽，因而钻头扭矩较大，轴向抗力也大。同时切屑卷成螺旋状程度大，切屑所占的空间也大，排屑不顺畅，影响冷却。
    钻头顶角决定切屑宽度和钻头前角的大小。当钻头直径和进给量一定时，增大顶角，则铁屑变窄，单位切削刃上的负荷减轻。同时，钻头外圆处的刀尖角减小，减少了刀尖角的磨损速度，同时有利于散热，耐用度也得到提高。顶角对前角有很大影响，相应增加顶角有利于改善钻心处的切削条件。顶角影响切屑流出的方向。顶角较大，切屑卷曲成螺旋的程度较小，且比较平直，容易排出，即提高了排屑性能。
    根据相关刀具设计资料，结合所加工产品硬度不高，但粘性较大的特点，选取该钻头顶角为140°。
    (2)钻头切削刃前角和后角的选择。