¿Cómo puede un principiante dominar las habilidades de afilado de las brocas helicoidales?

1. Características estructurales de las brocas helicoidales

Las brocas helicoidales son las herramientas de procesamiento de orificios más utilizadas. Este tipo de broca tiene un filo principal lineal largo y los dos filos principales. están conectados por un borde de cincel, la ranura de viruta es espiral (facilita la eliminación de virutas) y parte de la ranura en espiral constituye la cara de inclinación. La cara de inclinación y el ángulo superior (2?) determinan el tamaño del ángulo de inclinación g. por lo tanto, el ángulo de inclinación de la punta de la broca no solo está estrechamente relacionado con el ángulo de la hélice y se ve afectado por el ángulo de inclinación del borde. La estructura y los parámetros geométricos de la broca helicoidal se muestran en la Figura 1.

D: Diámetro y: Bisel del borde del cincel a: Ángulo de relieve b: ¿Ángulo de la hélice?: Ángulo del ápice d: Diámetro del núcleo de la broca L: Longitud de la pieza de trabajo

Figura 1 Estructura de la broca helicoidal Y el diagrama esquemático de la parte de corte

El ángulo de bisel del borde del cincel y es el ángulo entre el borde del cincel y el borde de corte principal en la proyección final. El tamaño de y y la longitud del borde del cincel dependen de. el ángulo de relieve cerca del núcleo de perforación y el tamaño de las esquinas superiores. Cuando el ángulo del vértice es constante, cuanto mayor es el ángulo de relieve, menor y y más largo es el borde del cincel (generalmente, y se controla dentro del rango de 50° a 55°).

2. Análisis de tensión de la broca helicoidal

La situación de tensión de la broca helicoidal durante la perforación es más compleja e incluye principalmente la resistencia a la deformación del material de la pieza de trabajo y la relación entre la torsión. taladro y la pared del agujero y las virutas, etc. Cada filo de la broca será afectado por tres fuerzas componentes: Fx, Fy y Fz.

Figura 2 Análisis de fuerza del corte con broca helicoidal

Como se muestra en la Figura 2, en circunstancias ideales, las fuerzas sobre los filos de corte están básicamente equilibradas entre sí. Las fuerzas restantes son fuerza axial y fuerza circunferencial. La fuerza circunferencial constituye el par y consume la energía principal durante el procesamiento. La broca helicoidal produce flexión transversal, flexión longitudinal y deformación torsional bajo la acción de la fuerza de corte, entre las cuales la deformación torsional es la más significativa. El par se genera principalmente por la fuerza de corte en el filo principal. Se puede ver a partir del análisis y cálculo de elementos finitos que el torque en el filo de una punta de taladro común representa aproximadamente el 80% del torque total, y el torque generado por el borde del cincel representa aproximadamente el 10%. La fuerza axial es generada principalmente por el borde del cincel. La fuerza axial generada en el borde del cincel de una punta de taladro ordinaria representa aproximadamente del 50% al 60%, y la fuerza axial sobre el borde de corte principal representa aproximadamente el 40%.

Figura 3 Curva de relación Do-rigidez del diámetro del núcleo de la broca

Tome la broca helicoidal de diámetro D=20 mm como ejemplo. Al cambiar el espesor del núcleo de la broca mientras se mantienen otros parámetros sin cambios, el rigidez Se puede ver en la curva de cambio (ver Figura 3) que a medida que aumenta el diámetro del núcleo de perforación d, la rigidez Do aumenta y la deformación disminuye. Se puede ver que el aumento en el espesor del núcleo de la broca aumenta significativamente la fuerza axial de la broca helicoidal durante la operación, lo que afecta directamente el rendimiento de corte de la herramienta, y la rigidez de la herramienta también tiene un impacto en la precisión geométrica del mecanizado.

Dado que el borde del cincel de una broca helicoidal común tiene un gran ángulo de inclinación negativo, se producirá una extrusión severa durante la perforación, lo que no solo genera una gran resistencia axial, sino que también genera un gran torque. Para algunas brocas de núcleo grueso, como las brocas parabólicas (brocas G) y algunas brocas de carburo (una de sus características es aumentar el espesor del núcleo de perforación del 11% al 15% del diámetro de las brocas helicoidales ordinarias al 25% hasta 60%), etc. Tiene buena rigidez, buena rectitud de perforación, diámetro de orificio preciso y la velocidad de avance se puede aumentar en un 20%. Sin embargo, el aumento en el espesor del núcleo de perforación conducirá inevitablemente a un borde del cincel más largo, aumentando correspondientemente la fuerza axial y el torque, lo que no solo aumenta la carga del equipo, sino que también tiene un mayor impacto en la precisión geométrica del mecanizado. Además, dado que el contacto entre el borde del cincel y la pieza de trabajo es lineal, cuando la punta de la broca entra en estado de corte, la precisión posicional y la precisión geométrica del orificio procesado son difíciles de controlar. Por lo tanto, para evitar desviaciones durante el procesamiento, a menudo es necesario perforar previamente el orificio central con una broca central.

Para resolver los problemas anteriores, el método de abrir ranuras de corte en ambos extremos del borde del cincel se usa generalmente para reducir la longitud del borde del cincel y reducir la extrusión, reduciendo así la fuerza axial y el par. Sin embargo, en el procesamiento real, los problemas del corte con ángulo de ataque negativo de la punta de la broca y el pobre rendimiento de centrado de los métodos de contacto lineal no se han resuelto fundamentalmente. Por esta razón, la gente ha estado investigando y mejorando continuamente la forma de las puntas de perforación, y las puntas de perforación con borde en S son una de las mejores formas de resolver este problema.

3. Clasificación y características de las puntas de perforación con borde en S

Las puntas de perforación con borde en S también se denominan puntas de perforación Winslow. Desde la proyección del extremo, el borde del cincel tiene forma de S. Desde la proyección frontal se puede ver que la parte media de la punta de la broca está ligeramente abultada, formando una corona parabólica.

Dado que la punta de la broca con borde en S es un borde curvo, la punta de la broca está en contacto puntual con la pieza de trabajo en el momento en que ingresa al corte. Por lo tanto, el autocentrado y la estabilidad son mejores que las brocas helicoidales comunes. , se mejora el rendimiento de corte, se prolonga la vida útil de la broca y el mecanizado La calidad del orificio mejora significativamente, la precisión de la posición y la precisión geométrica del orificio son satisfactorias y el avance de perforación y la velocidad de avance mejoran aún más. De acuerdo con las formas de la corona parabólica y del borde del cincel, las puntas de perforación con borde en S se pueden dividir básicamente en tres tipos, a saber, borde en S de corona alta, borde en S de corona baja y borde en S pequeño de corona baja (consulte la Figura 4). .

Figura 4 Tres tipos de puntas de perforación con borde en S

Puntas de perforación con borde en S de corona alta

Las puntas de perforación con borde en S de corona alta se basan en Brocas American Giddings Lewis Se representa la punta de la broca Winslow rectificada por la amoladora. La máquina herramienta está equipada con un mecanismo de leva especial. La punta de la broca rectificadora con hoja en S tiene una parte de corte más larga (L0) y una curvatura de corona más grande de la hoja en S. Características: Dado que la parte S es más alta (L0 es más larga), el ángulo de inclinación negativo básicamente se elimina e incluso se puede lograr un corte con ángulo de inclinación positivo, por lo que no es necesario agregar una ranura de corte con borde de cincel. Tiene una alta eficiencia de rectificado y es adecuado para rectificar herramientas con núcleo de perforación gruesas. Sin embargo, la punta de la broca es relativamente débil y tiene poca resistencia, lo que la hace inadecuada para el procesamiento a alta velocidad de piezas de trabajo de alta dureza. El material de la punta del taladro debe estar hecho de materiales con buena tenacidad (como acero de alta velocidad).

Punta de broca de borde S de corona baja

La punta de broca de borde S de corona baja está representada por una punta de broca rectificada por una amoladora alemana de cinco ejes (equipada con software de programación de Numroto, Suiza). La parte cortante (L0) de la punta de la broca es más corta y la curvatura de la corona de la hoja S es menor. Desde la dirección de proyección de la cara del extremo, se puede ver que el borde del cincel tiene una forma de S grande y la parte media puede ser una línea recta corta. Hay dos pequeñas ranuras en la parte del borde del cincel, que pueden reducir el tamaño. Ángulo de ataque negativo de la punta de la broca.

Características: debido a que la parte de corte (L0) es relativamente corta, la punta de la broca y el filo de corte principal tienen mejor resistencia porque el borde en S de la punta de la broca tiene una pequeña curvatura de corona, el autocentrado y; La estabilidad es mejor que la punta de broca con borde en S de corona alta. Después de abrir el ángulo de inclinación del borde del cincel, el rendimiento de perforación mejora significativamente, lo que no solo conserva las ventajas de la punta de broca con borde en S de corona alta, sino que también mejora la resistencia de la punta de la punta de perforación. Adecuado para procesar piezas de materiales más duros (como piezas de acero, piezas de hierro fundido, etc.). El material de la broca puede estar hecho de acero para herramientas de alta velocidad, carburo u otros materiales de alta dureza. El rectificado de este tipo de brocas es más complicado y requiere mayores requisitos.

Punta de broca con borde en S pequeña de corona baja

La forma de este tipo de punta de broca es similar a la punta de broca con borde en S de corona alta. Su borde de cincel también es pequeño. -En forma y el ángulo del ápice de la punta de la broca (2?). En comparación con los dos tipos de puntas de broca anteriores, es más grande, tiene un filo de corte principal más corto (L0 es relativamente corto) y tiene una curvatura de corona más pequeña.

Características: debido a que el filo principal es más corto, el torque durante el procesamiento es menor debido a la alta resistencia del filo principal y la pequeña curvatura de la corona, el autocentrado y la estabilidad son mejores que los de; Puntas de perforación de borde S de corona alta buenas. Además, la pequeña punta de broca con borde en S no tiene un ángulo de ataque negativo, por lo que no es necesario agregar una ranura en el borde del cincel, lo que no solo controla la fuerza axial sino que también reduce el torque, lo que puede mejorar en gran medida el rendimiento de corte. . Adecuado para rectificar brocas de ángulo helicoidal pequeño en materiales de alta dureza (como el carburo cementado).

4. Rectificado de la punta del taladro S-edge.

La forma de la punta del taladro S-edge es compleja y difícil de rectificar. Es difícil rectificar la forma ideal de la hoja. manual o una amoladora de taladro común, generalmente es necesario utilizar una amoladora de taladro o una amoladora CNC con un mecanismo de leva especial para lograr un rectificado preciso.

La figura 5 muestra el principio de rectificado sencillo de la punta de broca con borde en S. La broca a rectificar se sujeta horizontalmente en el eje A. Durante el rectificado, después de que la muela cónica entra en contacto con el filo de la herramienta, el eje B gira en el plano XZ y el eje A se vincula (gira). de acuerdo con los requisitos de elevación en espiral de la superficie del flanco); al mismo tiempo, la muela desciende en la dirección del eje Y con respecto a la herramienta, formando una superficie de flanco en espiral y un borde de cincel en forma de S.

Figura 5 Principio de rectificado simple de la punta de broca S-edge

La altura de la corona de la punta de la broca está determinada por el tamaño del arco rectificado por la muela cónica (cónico 30° ~60°) y se determina la tasa de elevación de la superficie espiral. Cuando la tasa de elevación aumenta, la altura de la corona disminuye. Cuanto mayor es el arco, mayor es el abultamiento de la corona (consulte la Figura 5). Además, la altura de la corona y el radio de la curva en S están directamente relacionados con el espesor del núcleo de perforación.

Al rectificar la punta del taladro con borde en S de corona baja, para mejorar el rendimiento de corte, puede usar una muela abrasiva en ángulo de 75° para hacer dos pequeñas ranuras en la punta del taladro y hacer el ángulo. y la línea entre los dos semicírculos de S básicamente paralela, esto no solo puede mantener la fuerza del filo principal, sino también reducir el ángulo de ataque negativo generado en el medio de la hoja S, de modo que el ángulo de ataque del borde medio de la parábola de la corona es igual a cero o menor que cero (r≥0).

Al igual que las brocas helicoidales normales, el ángulo del ápice de la punta de la broca con borde en S también es muy importante. El rango de rectificado del ángulo del ápice de la punta de la broca suele estar entre 90° y 135°. Se puede ver en la Figura 1 que cuanto menor es el ángulo del vértice (2°), más largo es el filo principal y mayor es la carga de corte. Dado que la punta de broca de borde S tiene mejores propiedades de autocentrado, no es necesario utilizar el método de reducir el ángulo del vértice para mejorar la precisión geométrica del orificio que se está procesando (este método no tiene ningún efecto obvio en la práctica de mecanizado) para evitar aumentando la carga de corte. Por el contrario, para mejorar el rendimiento de corte de la herramienta, aumentar la resistencia y la velocidad de corte de la herramienta, el ángulo del vértice de la punta de la broca con borde en S generalmente está diseñado para ser superior a 118° (o incluso hasta 140°). ). Además, el ángulo de alivio del borde exterior determina el tamaño del ángulo de cuña cuando el borde exterior de la punta de la broca corta la pieza de trabajo. El tamaño del ángulo de la cuña de la herramienta debe determinarse de acuerdo con la dureza del material de la pieza que se procesa. Cuando el material de la pieza es blando, es necesario seleccionar un ángulo de alivio mayor.

5. Ejemplos de aplicación de puntas de broca S-edge

Hemos aplicado la tecnología de rectificado de puntas de broca S-edge al procesamiento de pequeños orificios finales de bielas de motores y lo hemos logrado. buenos resultados.

Diseño del proceso: 20 secuencias: perforación de ?17 0,07 mm, revolución de la máquina herramienta: 200 r/min, velocidad de corte 10,68 mm/min, avance de la herramienta 0,45 mm/r. Orden 40: ¿Agujero escariado? 17,5 0,05 mm.

Al perforar con una broca helicoidal ordinaria de 17 mm, debido al deficiente rendimiento de autocentrado y estabilidad de perforación de la broca, el diámetro del orificio perforado a menudo alcanza o supera los 17,5 mm, lo que provoca el desguace del producto. y el operador tiene que repararlo manualmente. La punta de la broca está afilada, pero la calidad del pulido es muy inestable.

Muelamos la broca hasta convertirla en una punta de broca de borde en S grande y de corona baja con un ángulo de vértice de 118°, un ángulo de alivio axial de 7° y un ángulo de alivio circunferencial de 6°. del borde S es de 1,5 mm, y los dos semicírculos están conectados, la longitud es de 0,5 mm y se hacen dos ranuras con una muela cónica de 80 ° en el borde del cincel para hacer que el ángulo de inclinación de la corona sea mayor o igual a cero. Esto no solo puede garantizar la resistencia requerida del filo principal de la herramienta, sino que también evita la extrusión causada por el corte con ángulo de inclinación negativo. El fenómeno de presión reduce la fuerza axial de perforación y mejora el rendimiento de corte. La práctica de procesamiento ha demostrado que el uso de esta broca no sólo controla eficazmente la precisión geométrica del orificio, sino que también mejora significativamente la eficiencia de la producción y reduce en gran medida la tasa de desechos. En la siguiente tabla se muestra la comparación de los efectos de procesamiento de la broca helicoidal con punta de broca ordinaria de 17 mm y la broca helicoidal con punta de broca de borde en S.

Comparación de los efectos de procesamiento entre las puntas de perforación ordinarias y las puntas de perforación con borde en S

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