日本住友電工制造出可換鉆尖式鉆頭

在有些零件上鉆削交叉孔并非難事，這些零件的結構通常比較簡單（如鋁制閥體），孔也不太深，且容易對中，而且客戶也可以容忍在兩孔相交處有一些小毛刺。

在已完成交叉孔鉆削的歧管缸體上加工孔口

但對于另一些零件，如材質為P-2工具鋼、用于制造復雜醫療器件的注塑模具，在其上鉆削密集的高精度交叉孔卻遠非易事，即便是經驗豐富的機械師，對此也深感頭痛。

即使是鉆削簡單的交叉孔，也存在不少挑戰，包括刀具磨損快、排屑不暢、難以去除毛刺，以及可能會導致最結實的鉆頭折斷的刀具撓曲變形。但是，也有一些解決方法，可以使鉆削交叉孔的任務變得更輕松。

住友電工硬質合金公司的應用工程師Dan Habben認為，鉆削交叉孔始終是一個難題。

他笑道，“或許我能提供的最好建議是：不要鉆削交叉孔！”他正與汽車零部件供應商合作，探尋在各種柴油發動機零件（從變速箱體到液壓閥）上鉆削交叉孔的最佳方式。“我們的客戶需要切削大量鋁合金和灰鑄鐵壓鑄件，毛刺是我們遇到的主要問題之一，加工鋁合金壓鑄件時尤其如此。在液壓系統中，孔的潔凈度至關重要。殘留在工件上的任何切屑或毛刺都可能會進入液壓系統，并損壞液壓閥或液壓泵。”

一種可能的解決方法是對鉆頭進行有效的刃口制備，并適當調整進給率和切削速度。Habben說，“在這種情況下，我們通常建議對鉆頭進行修整，即在鉆頭外緣刃帶上磨出45°的倒棱，并輔以輕度的刃口制備，比如說，在切削刃上制備出小的T形棱帶，或進行大約0.08－0.10mm的鈍化處理。鉆削交叉孔時，使用鋒利的刀具尤其重要。”

但Habben表示，這只是優化交叉孔鉆削的一部分。“當鉆尖鉆通交叉孔時，應當遵循一項經驗法則：將進給率降低大約50％。這有助于減少毛刺數量，同時還能減小鉆頭的撓曲變形，當前后孔相互偏心時尤其如此。”

此外，還必須考慮鉆削加工順序。Habben說，“很多閥體都是先用孔口刀具加工閥座，然后再鉆削液壓系統的小交叉孔，而這些孔通常容易偏心。在這種情況下，正確規劃加工順序至關重要。例如，你應該首先鉆削液壓系統的小直徑孔，然后再用孔口刀具加工閥座，因為直徑較大的孔口刀具通常長度較短，可以更好地控制撓曲變形。”

住友電工的Habben也認為刀片式鉆頭不適合用于交叉孔鉆削，建議采用整體硬質合金鉆頭和可換鉆尖式鉆頭。他說，“刀片式鉆頭在交叉孔鉆削中表現不佳，因為它們只有一個有效切削刃，且容易撓曲變形。對于直徑小于12.7mm的交叉孔，整體硬質合金鉆頭是唯一的選擇。”但他也指出，對于直徑較大的交叉孔，需要考慮刀具成本問題。

可換鉆尖式鉆頭的成本僅為整體硬質合金鉆頭的一半左右，而且加工精度也不錯。“許多交叉孔都是深孔，孔深可能會達到孔徑的12－20倍。當孔徑尺寸范圍在3.2－25.4mm或更大時，這樣長的整體硬質合金鉆頭可能相當昂貴，大直徑鉆頭尤其如此，每支鉆頭可能要花費500－800美元。”

Habben介紹說，可換鉆尖式鉆頭的幾何形狀與整體硬質合金鉆頭基本相同，它有兩個一體化設計的有效切削刃。鉆尖頭用螺釘固定在鉆柄的鋸齒狀接合部上。這種連接方式具有很高的定位精度和傳動強度。

由于鉆削交叉孔時可能會產生大量切削熱，因此采用先進的刀具涂層和大量冷卻液也有助于優化加工。Habben說，“涂層大有裨益，因為在交叉孔鉆削中，許多時候需要降低進給率，這意味著成屑性能不佳。”他指出，住友電工提供了一種厚度僅有幾微米的TiAlCr涂層。這種涂層采用納米涂層技術制備，這意味著涂層非常薄、非常光滑，雖然其成本大大低于金剛石涂層，但提供的刀具壽命卻與金剛石涂層不相上下。”

Habben認為，排屑至關重要。“為了沖走切屑，應使用壓力大于600 psi（磅/英寸2）的高壓冷卻液。當你鉆削直徑較大（如9.5mm以上）的交叉孔時，必須使用能增大冷卻液流量的冷卻泵。鉆削直徑12.7mm的孔時，冷卻液流量應達到5－10gpm（加侖/每分鐘）；鉆削直徑更大的孔時，冷卻液流量則需達到15－20gpm。這樣才能為你提供可彌補鉆通交叉孔時冷卻液損失所需的流量。”

Habben最后指出，機械師往往會忽略一件事——鉆頭的徑跳誤差（TIR）應小于0.025mm，最好能優于0.013mm。減小徑跳誤差是提高刀具壽命和鉆孔精度的一個關鍵要素。對于許多加工車間來說，聽起來這似乎是一種苛求，但Habben認為，使用高品質的液壓刀具夾頭或熱裝刀具夾頭，可以很容易地實現這一目標。