钻削奥氏体不锈钢的效果不仅与切削刃的几何形状有关,还与刀具涂层有关。钻头的微观几何形状显著影响钻孔效果。具有各种标准交叉刃磨削几何形状的麻花钻正在过时,它们将被具有各种切削刃微观几何形状的钻头所取代。在本研究中,试验钻头切削刃的倒圆半径大致在7-14微米之间,其中3个钻头在前刀面上增加了0.1毫米的倒角。钻头的刃口采用毛刷技术修圆,刃口修圆半径采用GFM MikroCAD三维光学测量仪测量。测试中使用的钻头直径为8.5毫米,带有内部冷却孔。钻孔速度为60米/分钟,进给速度为每转0.1-0.25毫米。在所有实验中,使用5%的乳液作为冷却润滑剂,供应压力为40巴。钻通孔,孔长25mm,孔的长径比接近3。最常用的奥氏体不锈钢1.4301(X5CrNi18-10)用作试样材料。进给力测试结果表明,在进给速度范围内,最佳切削刃半径为14m。不仅较大的切削刃半径会产生较大的进给力,即使切削刃半径小于14m,其进给力也大于半径为14 m的钻头,另外,当切削刃的倒圆半径较大时,前刀面的倒角也会导致进给力的明显提高。研究还发现,切削刃微观几何形状对钻削扭矩的影响与对进给力的影响相似,不同的是对扭矩的影响较小。钻孔产生的切屑形状也明显与切削刃的微观几何形状有关,但在钻入试件之初,产生的切屑形状还是很相似的。当钻孔较深时,对于切削刃半径较大、提前倒角前刀面的钻头,长而纠结的切屑增多,进给速度较小时这种情况更明显。切削刃半径较小但无倒角的钻头在进给速度为0.1mm时,可产生短而不缠结的切屑,从而提高加工可靠性,因为短切屑不易堵塞钻头的容屑槽。加工韧性好的工件材料时,钻孔出口处产生毛刺是很常见的,毛刺的大小与进给速度有关。降低进给速度可以在一定程度上降低毛刺的高度,但降低进给速度会导致加工时间更长,加工成本更高。实验表明,切削刃的微观几何形状对毛刺高度有显著影响。在试验的进给范围内(0.1-0.25毫米),切削刃圆角半径接近0.14微米的钻头毛刺高度最小。涂层可以显著延长钻头的寿命。与无涂层硬质合金钻头相比,硬质涂层可以显著延长钻头寿命。然而,长期以来,硬质涂层的品种一直保持相对稳定。只是在最近几年才开发了许多新的涂层系统。除了涂层材料的不同,涂层的结构也越来越复杂,从单层到多层,再到纳米结构涂层。因此,虽然预先选择了适合试验条件的涂料体系,但在试验中比较了许多涂料品种。对各种涂层和未涂层硬质合金钻头进行了寿命试验。试验钻头采用相同的硬质合金基体,相同的宏观和微观几何形状,相同的切削刃半径(14m)。与未涂层钻头相比,这两种TiN涂层钻头在耐磨性方面的优势不大。TiAlN、TiAlN WC/C、TiCN、TiB和AlTiSiN涂层的钻头切削效果较好,而AlCrN涂层的刀具寿命明显优于其他涂层钻头。与tin涂层相比,在相同的切削条件和磨损带宽(100m)下,AlCrN涂层钻头的切削距离是TiN涂层钻头的3倍。此外,AlCrN涂层钻头在钻孔长度达到65m后仍然可以使用,这表明钻头应该在更高的切削速度下使用,以获得更好的经济效果,节约工具和机床成本,降低加工成本。
研究结果表明:钻头切削刃的微观几何形状和涂层对加工过程和结果有明显的影响;钻削奥氏体不锈钢时,最适宜的切削刃半径为14微米;应摒弃前刀面加倒角的做法;使用AlCrN涂层可以显著提高刀具的加工效率。