1 不銹鋼斷屑鉆的切屑形態(tài)與產(chǎn)生條件

不銹鋼斷屑鉆的基本刃形如圖1所示。其特點(diǎn)是：磨出較大鋒角(2F)及很淺的圓弧刃(半徑R)，生成了外直刃(寬度L)與內(nèi)、外刃高度差h。通過(guò)修磨鉆心部位前刀面生成了內(nèi)直刃、內(nèi)刃鋒角(2F1)，留下很短的橫刃。下面分述這種鉆型切出的切屑形態(tài)與產(chǎn)生條件。

圖1 不銹鋼斷屑鉆的基本刃形

圖2 螺旋扇面形屑

1. 螺旋帶狀屑：如圖2所示。這種切屑卷曲所占空間大，易阻塞，不會(huì)斷屑，影響鉆頭冷卻效果。

生成原理：麻花鉆刀刃各點(diǎn)切削速度不同。外刃處速度高，切屑流動(dòng)快，切屑較長(zhǎng)。越近中心速度越低，切屑排出越慢，切屑長(zhǎng)度越短。這種外刃卷成較大半徑的弧狀，近中心處卷成較小半徑的切屑，如不分?jǐn)啵�就形成螺旋扇面形。這是麻花鉆直線刀刃最常見(jiàn)的切屑。

圖3 扇面形塊狀屑

螺旋帶狀屑的寬度取決于外刀刃寬度，一般L=0.25～0.3d (d—鉆頭直徑)。當(dāng)L較小時(shí)，刀刃各點(diǎn)切削速度相差不多，刀刃前角大，切削變形較小，切屑排除流暢，可卷曲成一條較窄的螺旋帶狀屑。帶狀屑會(huì)纏繞在鉆頭螺旋刃上，不易折斷，排出時(shí)安全性較差。扇面塊狀屑：出現(xiàn)在內(nèi)凹圓弧刃上，如圖3所示。這種切屑為短塊狀，是自然卷斷的，切屑較易排出與清理。

生成原理：圓弧刃上各點(diǎn)切屑流向不同，其規(guī)律是各點(diǎn)切屑流向均通過(guò)圓弧刃的中心(刀刃法向)。切屑在卷曲過(guò)程中沿圓弧刃方向的附加變形，使得切屑展開(kāi)成扇面形并撕裂形成塊狀屑。

細(xì)長(zhǎng)螺旋屑：出現(xiàn)在外刃或內(nèi)直刃上，如圖4所示。這種切屑不易折斷。

圖4 細(xì)長(zhǎng)窄螺旋屑

“6”字形屑

帶花“6”字形屑 圖5 6字形屑

內(nèi)直刃磨出較大的前角和卷屑槽時(shí)，也可能出現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)螺旋屑，但其螺旋導(dǎo)程比外直刃的小。

“6”字形屑：出現(xiàn)在圓弧槽很淺的外刃與圓弧復(fù)合刃上，如圖5所示�！�6”字形屑能穩(wěn)定的自動(dòng)排出折斷。

生成原理：鉆孔開(kāi)始時(shí)外刃與圓弧刃切下連成一體的塊狀屑，(“6”字形屑的頭部)卷到一定長(zhǎng)度后，沿圓弧刃方向的附加變形，使切屑分裂，開(kāi)始分屑，外刃與圓弧刃切屑分別排出。外刃一段為帶狀屑，(“6”字形屑的尾巴)，圓弧刃切屑為塊狀屑。“6”字形屑到達(dá)一定長(zhǎng)度后，切屑在鉆槽中碰到上邊的槽壁，切屑受到外加的彎矩而折斷，其長(zhǎng)度與螺旋槽二分之一導(dǎo)程基本一致。若切屑未碰到鉆槽，排出到空間一定長(zhǎng)度后，也可隨著鉆頭的旋轉(zhuǎn)甩斷。其長(zhǎng)度約為60~100mm左右。

帶鋼筋的“6”字形屑：出現(xiàn)在外刃與圓弧刃左右不對(duì)稱的情況，如圖6所示。這種切屑厚度加倍，更易折斷。但加重刃口負(fù)荷，影響鉆刃壽命。

生成原理：

在“6”字形屑生成的條件下，若外刃磨得長(zhǎng)短不一，長(zhǎng)得一邊必然要多切除對(duì)邊短刃未切除的一段余量，生成外刃與圓弧刃交界處的凸筋。

橫刃磨得不對(duì)中心，使鉆孔擴(kuò)大，切削表面外徑處出現(xiàn)臺(tái)階。最大外經(jīng)一邊的刀刃，必然將對(duì)邊未切掉的臺(tái)階一并切除，生成外刃處的凸筋。

帶花螺旋帶狀屑：出現(xiàn)在圓弧刃磨得略深的情況，如圖7所示。切屑硬厚，較難折斷，排出時(shí)安全性較差。

生成原理：在生成“6”字形屑的條件下，若圓弧槽略深，外刃與圓弧刃交點(diǎn)處雖出現(xiàn)時(shí)連時(shí)分的排屑狀態(tài)，但以分屑為主。外刃與圓弧刃切屑連成一體的時(shí)間很短，出現(xiàn)一段段的”花”狀的連體屑。

圖6 帶有鋼筋的“6”字形屑

圖7 帶“花”的螺旋帶狀屑

圖8 中長(zhǎng)螺旋節(jié)狀屑

中長(zhǎng)螺旋節(jié)狀屑：出現(xiàn)在外刃與原弧復(fù)合刃上，如圖8所示。切屑硬厚，較難折斷，排出時(shí)安全性較差。

生成原理：在材料塑性較好、進(jìn)刀量較大的條件外刃與圓弧刃交點(diǎn)處基本上是出現(xiàn)連體狀切屑。但較厚的切屑沿圓弧刃方向展開(kāi)成扇面形的附加變形過(guò)程中，切屑被拉裂成節(jié)狀屑，并與外刃帶狀屑連一體。

2 影響切屑形態(tài)的因素與控制

鉆頭刃型參數(shù)對(duì)屑形的影響，如圖1所示。

圓弧刃半徑R：

R過(guò)�。盒纬煞中键c(diǎn)尖角x小，當(dāng)x<150°時(shí)切屑易分開(kāi)，外刃出帶狀屑，圓弧刃出扇面塊狀屑。

R過(guò)大：形成分屑點(diǎn)尖角x大，當(dāng)x>170°時(shí)外刃、圓弧刃屑易連成一體，出短的螺旋扇面形屑。

R適中：形成x=155～165°時(shí)，外刃流屑方向與相臨圓弧刃屑流向夾角較小，時(shí)連時(shí)分，此時(shí)正是生成“6”字形屑的條件。最佳x角，與材料韌性、切屑厚度等因素有關(guān)，不是常數(shù)�？赏ㄟ^(guò)試切來(lái)探詢。

內(nèi)、外刃高度差h

圓弧刃較深時(shí)，外刃與圓弧刃形成自然分屑點(diǎn)，外刃出帶狀屑，圓弧刃出塊狀屑。圓弧刃較淺時(shí)，外刃與圓弧刃形不成自然分屑點(diǎn)，切屑連成一體生成短的螺旋扇面形屑。

圓弧刃深度用內(nèi)外刃垂直高度差h來(lái)控制，h值與進(jìn)刀量(切削厚度)成一定比例時(shí)，一般宜控制h值約為0.8f.較為適合。

外刃鋒角：

外刃鋒角2F過(guò)小時(shí)(2F<125°)難以磨出x=150～165°尖角。切屑易卷在容屑槽內(nèi)，不宜排除。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，2F=135°～140°，切屑流出方向逼近與鉆頭軸線平行，有利排屑。而且容易形成較大的x角，控制出現(xiàn)“6”字屑。

圓弧半徑R°、內(nèi)外刃垂直高度差h、分屑點(diǎn)尖角x、外刃鋒角2F四個(gè)參數(shù)是有關(guān)聯(lián)的。通常R由刃磨砂輪圓角半徑?jīng)Q定，選定2F后h、x可通過(guò)調(diào)整鉆頭刃磨機(jī)的工藝參數(shù)控制。

材料韌性對(duì)屑形的影響

材料韌性大，x角必須磨得更小才能使屑分開(kāi)。否則切屑連塊不分。材料韌性低，x角宜磨得大些。

刀具磨損對(duì)屑形的影響

鉆刃分屑尖角處磨平或崩刃后，造成實(shí)際x增大。當(dāng)實(shí)際x過(guò)大(>165°)，可引起屑形從分到連的轉(zhuǎn)變。因此，不銹鋼斷屑鉆的磨鈍的標(biāo)準(zhǔn)或耐用度應(yīng)以屑形的改變?yōu)楦鶕?jù)。屑形從6字形變?yōu)槎虊K狀，既應(yīng)換刀。我們?cè)�發(fā)生過(guò)由于尖角處磨平，寬的短塊狀屑卡死扭斷鉆頭的事故。

鉆頭橫刃對(duì)中誤差對(duì)屑形的影響

橫刃不對(duì)中反映在鉆孔直徑的擴(kuò)大，使副刃單邊工作，造成鉆頭棱邊負(fù)后角磨損，這種非正常損壞使鉆頭壽命大大縮減。

橫刃不對(duì)中使兩刃切削圖形變化，某一邊切雙倍厚的切屑，而另一邊切較薄的切屑。雙倍厚的切屑只是在切屑鋼筋上，切屑厚而硬，改為長(zhǎng)帶狀屑，難以形成6字形屑。

切削用量對(duì)屑形的影響

加大進(jìn)刀，切屑變厚，易生成塊狀屑，相反，易生成帶狀屑。

改變鉆頭切削速度，對(duì)切削變形略有影響。一般高速鋼鉆頭切削速度不可能有較大變化。但有些不銹鋼對(duì)屑形非常敏感，降低鉆頭轉(zhuǎn)數(shù)有利于生成塊狀屑。

3 結(jié)論

分析鉆削試驗(yàn)的結(jié)果可知，各類切屑形態(tài)中，“6”字形屑最佳。短螺旋帶狀屑也可接受。其它類型的切屑如長(zhǎng)帶狀屑、帶鋼筋的切屑、帶花的螺旋帶狀屑都應(yīng)防止。

控制生成“6”字形屑，合理使用鉆頭應(yīng)滿足的條件是：
控制鉆頭刃形參數(shù)：鋒角2F=135～140°，外刃長(zhǎng)L=0.25d，分屑點(diǎn)尖角x=155°～165°，外刃與圓弧刃垂直高度差h=0.8f

控制鉆頭刃磨對(duì)稱精度：橫刃對(duì)中度，外刃、內(nèi)刃、圓弧刃跳動(dòng)量越小越好。一般使用鉆頭刃磨機(jī)，可在線測(cè)量?jī)?nèi)外刃跳動(dòng)量。橫刃不對(duì)中誤差<0.02～0.03mm是可行的。手工刃磨左右兩刃難以對(duì)稱，必然會(huì)產(chǎn)生帶鋼筋的切屑，加快鉆頭的磨損。

選擇合理的鉆削用量：鉆削不銹鋼宜用較低切削速度，適中的進(jìn)刀量。普通高速鋼鉆頭推薦v=15～18m/min f≈0.015d mm/r，使用充足的乳化液冷卻。這樣刀具耐用度可維持100分鐘左右。