合理選擇內排屑深孔鉆刀片材料

    內排屑深孔鉆分為單刃內排屑和多刃錯齒內排屑深孔鉆。目前，國內內排屑深孔鉆刀片材料主要選用硬質合金。硬質合金的種類和牌號很多，除普通硬質合金(YG類、YT類、YW 類)外，發展了許多新型硬質合金，如細晶粒和超細晶粒硬質合金(YG6X、YD15)、表面涂層硬質合金(YB120)、添加稀土元素的硬質合金(YW1R)等等。國內常用于內排屑深孔鉆的刀片材料的牌號主要是YG8、YT15、YT798和YW1等。

圖1 錯齒深孔鉆

    內排屑深孔鉆對刀片材料的要求

    內排屑深孔鉆削是在封閉或半封閉的狀況下進行，切削熱不易傳散，排屑困難，工藝系統剛性差。當鉆削中產生切屑不斷或排屑不暢引起堵塞時，常會造成崩刃或扭斷鉆桿的事故；當鉆削中產生冷卻液進不到切削區，造成冷卻潤滑不良時，會至使刀具溫度急劇上升，加速刀具磨損；隨著鉆孔的深度增加，刀具懸伸量增大，鉆削時的工藝系統剛性也隨之降低。所有這些，對合理選擇內排屑深孔鉆刀具的刀片材料提出了一些特別的要求： 

    高的強度、硬度、耐磨性和紅硬性 內排屑深孔鉆鉆削時切削力大，切削溫度高，鉆削刀刃的磨料磨損、擴散磨損乃至氧化磨損都較嚴重，尤其當工件中存在一些硬質化合物時，磨損更加嚴重，所以要求刀具材料的硬度高于被加工材料的硬度，能在高溫下保持高的硬度，有好的耐磨性和耐用度。 

    抗沖擊性強 內排屑深孔鉆鉆削時刀具易崩刃和扭斷，故刀片材料應具有強的抗沖擊性。

內排屑深孔鉆刀片材料的合理選擇

    同常規切削加工相似，對不同材料的鉆削，鉆頭刀片材料的選擇也有所不同。一般選擇原則如下： 

    鉆削普通碳鋼和合金結構鋼 

    對普通碳鋼和合金結構鋼的鉆削，切屑容易控制，是比較容易切削的材料。刀片材料牌號的選擇一般為：導向塊用YT15，鉆頭外刃刀齒用YT789，中間刀齒和中心刀齒用YT789或YG8。 

   鉆削高強度鋼和超高強度鋼 

   高強度鋼和超高強度鋼深孔鉆削的加工難度較大，斷屑困難、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、生產效率低。一般應選擇抗沖擊性能、耐磨性好的硬質合金作鉆頭刀片。通常，導向塊、鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒均可選用YD15。 

    高溫鎳基合金 

    高溫鎳基合金切削時切削變形大，加工硬化傾向大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、加工表面質量和精度不易保證。鉆頭刀片材料選用時的重點應考慮刀具的耐磨性和耐用度。一般，導向塊選用YD15，鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒選用YD15、YG10H或643。 

    不銹鋼，沉淀不銹鋼 

    不銹鋼牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr18Ni9Ti等，其切削變形大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、加工硬化使加工孔的精度和粗糙度變差。選用刀片牌號時主要考慮抗彎強度和耐磨性，通常，導向塊選用YG8，鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒可選用YG8、YW1或813。 

    鈦合金(如牌號為TC4、TC6、TC11) 

    鈦合金切削時的特點表現為變形系數小，切削溫度高、加工表面生成硬脆變質層、粘刀現象嚴重。另外，鈦合金在高溫下會和YT類硬質合金起化學反應，從而發生粘接磨損和化學磨損。因此，在鈦合金上進行深孔鉆削時，主要選用YG類硬質合金作刀片材料。一般，導向塊、鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒均可選用YG8或YD15。

    鉆削試驗效果分析

    高溫鎳基合金鉆削試驗采用單刃內排屑深孔鉆頭對N901高溫鎳基合金進行鉆削試驗，刀齒材料分別選用牌號為YD15、YG10H或643硬質合金。試驗表明，在合理的切削用量范圍內，可得光亮的C形屑和螺旋卷屑，刀具耐用度較高，孔徑尺寸穩定，變化量小，加工精度為IT9～IT10級，粗糙度為Ra。3.2～6.3µm，直線度誤差在0.02mm內。 

    沉淀不銹鋼鉆削試驗 

    采用多刃錯齒內排屑深孔鉆頭，結構如圖1所示，刀齒材料分別選用YG8、YW1或813，對0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀不銹鋼進行深孔鉆削試驗，結果表明，只要刀具的幾何角度、切削用量選擇合理，可得到較理想的鉆削效果，例如：當進給量為0.08～0.12mm/r，切削速度為45～60m/min時，可得光亮的C形屑和螺旋卷屑，刀具耐用度較高，孔徑尺寸穩定，變化量小，加工精度為IT9～IT10級，粗糙度Ra=3.2～6.3µm，直線度誤差在0.02mm內。 

    圖2 內排屑深孔鉆

    鈦合金鉆削試驗 

   鉆削TC4鈦合金，選用YG類硬質合金(YG8 或YD15)，鉆頭結構如圖2所示，關鍵是刀具幾何角度的優化，在合理的幾何角度下，可以確定合理的切削用量范圍，當進給量為0.12～0.16mm/r，切削速度為30～40m/min時，鉆削效果最為理想，鉆頭耐用度較好，孔徑尺寸一致性好，工件加工質量穩定，尺寸精度可達IT9～IT11級，加工表面粗糙度Ra=3.2～6.3µm。由于加工過程平穩，鉆頭徑向力變化不大，導向可靠，消除了深孔鉆削中最常出現的螺旋溝現象，減少了孔軸心線的偏斜，保證了深孔的加工質量。

    結語

    合理選擇內排屑深孔鉆刀片材料是保證深孔鉆削順利進行和提高刀具耐用度的主要工藝措施之一，是影響加工精度，提高生產率的重要因素。 

深孔鉆刀片材料主要取決于被加工材料的性能，不同的被加工材料應選用相應的硬質合金。 

對難加工材料的深孔鉆削盡量選擇強度、抗沖擊性及耐磨性好的刀片材料如YG8、YD15。