发电设备零件高效的深孔、多孔加工解决方案
在发电设备零件的加工中，多孔和深孔的加工一直是个难题，如何在孔加工中提高效率，如何提高孔加工质量，同时又不增加成本，一直是电力设备制造商追求的目标。加工孔的工具有钻头、铰刀、铣刀、车刀和镗刀等，选择何种刀具要根据材质和精度来确定。金属加工微信在此联系了众多的刀具生产商，精选了一些刀具和加工案例，看看哪一种方案适合你。
《金属加工》策划：赵宇龙
伊斯卡束魔变色龙钻
作为早前成功的产品系列变色龙钻（chamdrill）和变色龙喷水钻（chamdrilljet）的升级产品，伊斯卡束魔变色龙钻（sumocham）延续了快换刀头的特点，其刀头和刀槽设计均经过了改良，具有高的金属切除率以及由于可更换刀头带来的高经济性。束魔变色龙钻升级了革新的夹持方式，在实现高生产率加工的同时，同一定位槽可更换刀头次数也有效增加。刀体带螺旋状内冷却通孔，钻杆耐用，结构可靠。可提供4种不同标准刃口形式的可换刀头，分别用于钻削钢、铸铁、铝合金及不锈钢、钛合金、高温合金等难加工材料。束魔变色龙钻的定位槽设计，将切削力转换为夹持力，利用定位槽的反作用力夹紧刀片，使得切削力越大，夹持力便越大。接触区域因夹持力产生较小的应变，且不会发展为塑性变形，这使得可换刀头数至少增加至早期变色龙钻头结构的3倍。更重要的优势是，新的夹持结构使得生产率大幅提升。钻头直径范围6～32.9 mm，钻杆钻深范围1.5～12d。
应用案例：加工管板上的孔。
工件材料：q345r钢，孔径f19.3 mm，深35 mm通孔。
使用机床：法因，bt50刀柄，内冷却压力3 mpa。
钻杆：dcn 190-057-25a-3d，bt50侧固刀柄。
刀头：icp 193 ic908。
切削速度vc=115 m/min（转速n=1?900 r/min），进刀量f=0.29 mm/r（vf=550 mm/min）。
加工效果：刀具寿命2000个孔。
瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) 两个深孔钻新产品
瓦尔特公司完善了两大产品系列的 2014 年标准品种供货单。瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) x·treme pilot 180 带内冷和 180°钻尖角的整体硬质合金钻头，将来可在 3 ～20 mm 的直径之间选择。另外，除了瓦尔特-蒂泰克斯深孔钻家族中的 x·treme d50 标准刀具，瓦尔特现在也提供长度达 l/dc 70 的非标刀具。加工深孔时一般需要先钻引导孔或起始孔。x·treme pilot 180 是在倾斜或球形表面上加工引导孔和进行倒角的正确选择。x·treme pilot 180 的另一个应用是加工平底孔。比如，在加工预铸孔或需要一个螺栓定位面时，就需要这种钻头。由于钻尖角为 180 °，当不是加工引导孔而是要在困难的表面上加工平底孔时，x·treme pilot 180 是一个不错的选择。
瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) xd technology 是带内冷的整体硬质合金孔加工刀具，名称中的“xd”意为“极深”，直径 2 ～16 mm。x·treme d50 是标准产品中最年轻的代表，其提供的尺寸范围从 4.5 ～9 mm，配合乳剂或油剂使用。其之处在于，使用者不需要高压冷却液系统或深孔钻床，2 mpa 的压力就已足够，而这个压力对很多加工中心来说是都能提供的。
为什么切削加工企业现在应当测试 x·treme pilot 180 和 x·treme d50 的性能，瓦尔特孔加工高级产品经理 helmut gschrey 给出了解释：x·treme pilot 180 是万用刀具，同时，它也可以单独发挥作用，当表面不平整而又需要一个精确、平整的孔底时，最能发挥它的优势了。所有常见材料均适用。
x·treme d50 与瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) xd technology 团队的其他成员一样，在实现高精度的同时，一次达到所需钻深而无需退刀。与单刃枪钻相比，生产多能提高10倍。尤其在贯穿孔或出口为斜面的条件下，取得了非常好的结果。ttp 涂层、四条刃带和一个抛光排屑槽 ——形状堪称。
肯纳高效复合钻头
高效复合钻头是在可转位刀片钻头的基础上衍生的一种高效钻头，一般加工f40 mm以上的孔。复合钻中心的钻头为高速钢或者硬质合金材质，周边的刀片为涂层硬质合金刀片，应用于大型镗铣床及滑座钻床的孔加工，机床功率要求较高。
复合钻头适用于高速切削。加工钢材时，切削速度vc=80～120
m/min；用涂层刀片时，切削速度vc=150～300 m/min。加工效率高。中心钻可重磨，周边外侧刀片可转位使用，节省辅助时间。不受空间限制，断屑及排屑性能好。钻柄内部采用内冷却结构，钻头刀片寿命更高。钻头刚性好，加工后孔位偏斜较小。钻头加工孔径可调整，利用调整外侧刀块，来改变钻孔的直径。
应用实例：加工汽缸中分面上直径70mm螺栓孔，深度95 mm。
工件材料：zg20crmov。
切削参数：vc=100 m/min，f=0.10 mm/r。
加工效果：刀片寿命47孔。
株洲钻石可转位刀片钻头
可转位刀片钻头
ztd02/03/04/05系列浅孔钻为可转位刀片钻头，主要用于长径比在5倍以下的孔加工，广泛应用在发动机、模具、风电零部件等各行业孔加工领域。刀片有pm、em两种槽型，其中pm槽型刃口强度较好，适合钢、铸铁等材料的钻削加工；em槽型刃口锋利、强度高，抗冲击性能更好，刀片满足加工粘性材料的要求，适用于奥氏体不锈钢等粘性材料的加工。
内刃刀片ybg212spgt*-pm槽型 外刃刀片ybg205 spgt*-em槽型
钻削过程中内刃速度低，工况恶劣，对刀片的韧性要求高。建议内刃选择综合性能好的ybg212牌号刀片，外刃选择耐磨性好的ybg205牌号刀片。
全新表面处理的钻体，极大提高耐磨性能和抗腐蚀性能，其高抗扭能力可承受更高的进给，有效提高加工效率；更为广阔的排屑空间，加上良好的螺旋冲液角度，使排屑更加顺畅；螺旋孔成形采用加热、扭制工艺，芯厚小，刀体的强度更好，容屑槽沿刀具的纤维化流向，切屑排导能力强，不易出现挤屑现象，可加工的孔深范围增大；具有良好的刀片安装角度，切削过程振动小，刀片重复定位精度高，钻孔精度和表面质量更优。
应用实例：回转支撑钻孔。
工件材料：50mn。
机床：沈阳机床数控钻床。
刀片：zcc spgt07t308-pm。
切削参数：vc=120 m/min，vf=160 mm/min，钻削深度l=90 mm。
加工效果：提高了刀片寿命及稳定性，满足加工要求。表面粗糙度值小，刀具跳动0.07 mm，加工孔偏差0.1 mm，满足要求。
osg兼顾效率与成本的wdo钻头
有一位客户在耐热合金上钻孔时效率较低，希望在深孔加工时进一步的优化。为满足市场需求，这家客户需要进行很多深孔加工，客户使用mazak车床配以f10 mm的高速钢钻头进行加工，切削速度为20 m/min，每转进给量33 mm/min，客户对于切削的进给速度设置得十分缓慢。根据图样要求，加工零件的孔两端的同轴度十分重要，钻头在加工多个深孔以后，同心度也是需要保证的，客户希望把现在的钻头替换成20倍径的硬质合金内冷钻头。osg推荐f10 mm 8d和f7.6 mm 20d的wdo钻头进行测试加工。wdo系列是osg推出的硬质合金内冷钻头，使用了的横刃设计，osg的硬质合金材质以及osg的涂层，用于提高钻头的使用寿命。wdo钻头特殊的横刃设计，在加工碳素钢和铸铁时可以显著提高刃带的耐磨损性。加工时顺畅的排屑性还可以进一步降低钻头加工时的阻力矩，使wdo系列产品适应不同的加工环境。wdo系列钻头的尺寸也十分齐全，可以根据不同的加工设备，不同的加工要求进行顺畅的加工。
测试加工前，客户花费了一定的时间对中心高进行调整，使圆跳动误差尽量减小。在使用f10 mm的钻头时，客户将切削速度设置为100 m/min，进给量0.3 mm/r，进给速度0.8 m/min，并在切入时将进给速度降低一半以确保钻头在直线切入时不会因为钻头的甩动使钻尖发生不必要的磨损。切入后时把进给速再恢复到原先设定的数值，加工时间从2.02 min缩减到了1.37 min。但是他们并不满足现状，在加工2?000个零件后钻头仍然可以使用，而原先的钻头只能加工到500个孔左右。经过这样的改善，客户还是十分希望osg能在加工刀具方面给出更多的建议。
另一位客户是一家从事精密加工的公司，核心的产品包括高附加值的精密机械零件的加工与组装。这家公司的客户对于零件的公差要求都十分严格，需要对金属与塑料部件进行精密的铣削与车削加工，往往通过一个样品，制造出成千上百个同样的零件。业务的范畴主要涉及发电设备、航空航天，汽车等行业。
最近这家公司接到了一个加工旋塞阀阀芯的订单并在加工后进行组装。每个工件都需要进行孔加工，加工的材料为sus303不锈钢。客户十分了解不锈钢零件加工，但是为了满足加工不同产品而使用不同尺寸的钻头，并且在加工新产品时才有更加行之有效的方案。他们的工艺人员十分希望优化当前加工工艺，所以osg推荐了3d的wdo钻头进行测试加工。客户最终准备在西铁城的自动车床上进行测试加工。切削参数为转速1800 r/min，进给量0.01 mm/r，加工深度48 mm，并且配合高压切削液供给系统，加工时不进行中心孔加工。
几周后对这家公司的产品经理进行了回访并询问wdo的表现情况，当产品经理告诉我钻头加工了8000个孔后，我们被震惊了。这表明钻头加工了381 m的长度。客户对于这个测试结果十分惊喜，并没有要求更进一步的提高。可以说为了提高成本效率和质量，推荐wdo钻头是一个漂亮的大满贯。经过这个新订单的测试成功，客户计划每年在一台机床上生产数千个同样的零件，因为这个零件生产的技术也已经十分成熟了。
松德桥式镗刀
大型铝合金桥式粗精镗刀
传动系统是风能传动装置的心脏，对风能的传动装置返修也是不允许的，故对此系列加工的质量及可靠性提出了更高的要求。对于轮毂及主轴承座中的大孔，传统的精铣加工工艺的低品质及低效率，显然已经无法满足现今的要求。松德公司推出的大型铝合金桥式粗、精镗刀能够很好地解决这一问题，并且在孔径为850～3300 mm这一范围内标准系列化，单把刀具的孔加工范围可达到640 mm。
传动系统的孔以前要求控制在h7精度以内，使用松德的精密镗刀可满足实际加工生产的需求，并且能够将整系列孔公差达到中间公差的80%，也就是说使用后孔的精度在实际生产中已经达到了j6级别，即h5的加工质量。另外，此款刀具因其采用的是轻型铝合金材料，不需要担心在镗床上的重量限制，刀具比原钢材减轻重量60%，并且不影响调整使用。
应用实例：精镗轮毂孔，孔径2015 mm，深185 mm。
机床型号：tk6916；功率：52 kw；主轴类型：bt50；夹具工况：安装稳定；切削液：10%乳化液，连续加工；工件材质：qt250，材料均匀且无杂质；材料硬度：248 hbw；加工前状态：孔已粗加工，余量均匀。
解决方案如下：
不同刀具加工对比如附表所示，所用刀具，加工工件以及加工图如下图所示。
工件、刀具及加工过程
结语
一些有远见卓识的公司会主动使用的切削刀具的技术以顺利完成新的订单任务，在加工高精度零件的情况下限度地提高加工效率、降低成本的同时还保证了产品的质量。越来越多的制造商正在努力优化生产过程，在孔加工领域，制造商需着重关注刀具的快速切削以及快速有效的排屑。这两个因素外加适当的切削条件、夹具夹持刚性、较大的排屑槽以及精心设计的冷却喷嘴，就能够保证生产效率的提高。
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应用案例：加工管板上的孔。
工件材料：q345r钢，孔径f19.3 mm，深35 mm通孔。
使用机床：法因，bt50刀柄，内冷却压力3 mpa。
钻杆：dcn 190-057-25a-3d，bt50侧固刀柄。
刀头：icp 193 ic908。
切削速度vc=115 m/min（转速n=1?900 r/min），进刀量f=0.29 mm/r（vf=550 mm/min）。
加工效果：刀具寿命2000个孔。
瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) 两个深孔钻新产品
瓦尔特公司完善了两大产品系列的 2014 年标准品种供货单。瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) x·treme pilot 180 带内冷和 180°钻尖角的整体硬质合金钻头，将来可在 3 ～20 mm 的直径之间选择。另外，除了瓦尔特-蒂泰克斯深孔钻家族中的 x·treme d50 标准刀具，瓦尔特现在也提供长度达 l/dc 70 的非标刀具。加工深孔时一般需要先钻引导孔或起始孔。x·treme pilot 180 是在倾斜或球形表面上加工引导孔和进行倒角的正确选择。x·treme pilot 180 的另一个应用是加工平底孔。比如，在加工预铸孔或需要一个螺栓定位面时，就需要这种钻头。由于钻尖角为 180 °，当不是加工引导孔而是要在困难的表面上加工平底孔时，x·treme pilot 180 是一个不错的选择。
瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) xd technology 是带内冷的整体硬质合金孔加工刀具，名称中的“xd”意为“极深”，直径 2 ～16 mm。x·treme d50 是标准产品中最年轻的代表，其提供的尺寸范围从 4.5 ～9 mm，配合乳剂或油剂使用。其之处在于，使用者不需要高压冷却液系统或深孔钻床，2 mpa 的压力就已足够，而这个压力对很多加工中心来说是都能提供的。
为什么切削加工企业现在应当测试 x·treme pilot 180 和 x·treme d50 的性能，瓦尔特孔加工高级产品经理 helmut gschrey 给出了解释：x·treme pilot 180 是万用刀具，同时，它也可以单独发挥作用，当表面不平整而又需要一个精确、平整的孔底时，最能发挥它的优势了。所有常见材料均适用。
x·treme d50 与瓦尔特-蒂泰克斯 (walter titex) xd technology 团队的其他成员一样，在实现高精度的同时，一次达到所需钻深而无需退刀。与单刃枪钻相比，生产多能提高10倍。尤其在贯穿孔或出口为斜面的条件下，取得了非常好的结果。ttp 涂层、四条刃带和一个抛光排屑槽 ——形状堪称。
肯纳高效复合钻头
高效复合钻头是在可转位刀片钻头的基础上衍生的一种高效钻头，一般加工f40 mm以上的孔。复合钻中心的钻头为高速钢或者硬质合金材质，周边的刀片为涂层硬质合金刀片，应用于大型镗铣床及滑座钻床的孔加工，机床功率要求较高。
复合钻头适用于高速切削。加工钢材时，切削速度vc=80～120
m/min；用涂层刀片时，切削速度vc=150～300 m/min。加工效率高。中心钻可重磨，周边外侧刀片可转位使用，节省辅助时间。不受空间限制，断屑及排屑性能好。钻柄内部采用内冷却结构，钻头刀片寿命更高。钻头刚性好，加工后孔位偏斜较小。钻头加工孔径可调整，利用调整外侧刀块，来改变钻孔的直径。
应用实例：加工汽缸中分面上直径70mm螺栓孔，深度95 mm。
工件材料：zg20crmov。
切削参数：vc=100 m/min，f=0.10 mm/r。
加工效果：刀片寿命47孔。
株洲钻石可转位刀片钻头
可转位刀片钻头
ztd02/03/04/05系列浅孔钻为可转位刀片钻头，主要用于长径比在5倍以下的孔加工，广泛应用在发动机、模具、风电零部件等各行业孔加工领域。刀片有pm、em两种槽型，其中pm槽型刃口强度较好，适合钢、铸铁等材料的钻削加工；em槽型刃口锋利、强度高，抗冲击性能更好，刀片满足加工粘性材料的要求，适用于奥氏体不锈钢等粘性材料的加工。
内刃刀片ybg212spgt*-pm槽型 外刃刀片ybg205 spgt*-em槽型
钻削过程中内刃速度低，工况恶劣，对刀片的韧性要求高。建议内刃选择综合性能好的ybg212牌号刀片，外刃选择耐磨性好的ybg205牌号刀片。
全新表面处理的钻体，极大提高耐磨性能和抗腐蚀性能，其高抗扭能力可承受更高的进给，有效提高加工效率；更为广阔的排屑空间，加上良好的螺旋冲液角度，使排屑更加顺畅；螺旋孔成形采用加热、扭制工艺，芯厚小，刀体的强度更好，容屑槽沿刀具的纤维化流向，切屑排导能力强，不易出现挤屑现象，可加工的孔深范围增大；具有良好的刀片安装角度，切削过程振动小，刀片重复定位精度高，钻孔精度和表面质量更优。
应用实例：回转支撑钻孔。
工件材料：50mn。
机床：沈阳机床数控钻床。
刀片：zcc spgt07t308-pm。
切削参数：vc=120 m/min，vf=160 mm/min，钻削深度l=90 mm。
加工效果：提高了刀片寿命及稳定性，满足加工要求。表面粗糙度值小，刀具跳动0.07 mm，加工孔偏差0.1 mm，满足要求。
osg兼顾效率与成本的wdo钻头
有一位客户在耐热合金上钻孔时效率较低，希望在深孔加工时进一步的优化。为满足市场需求，这家客户需要进行很多深孔加工，客户使用mazak车床配以f10 mm的高速钢钻头进行加工，切削速度为20 m/min，每转进给量33 mm/min，客户对于切削的进给速度设置得十分缓慢。根据图样要求，加工零件的孔两端的同轴度十分重要，钻头在加工多个深孔以后，同心度也是需要保证的，客户希望把现在的钻头替换成20倍径的硬质合金内冷钻头。osg推荐f10 mm 8d和f7.6 mm 20d的wdo钻头进行测试加工。wdo系列是osg推出的硬质合金内冷钻头，使用了的横刃设计，osg的硬质合金材质以及osg的涂层，用于提高钻头的使用寿命。wdo钻头特殊的横刃设计，在加工碳素钢和铸铁时可以显著提高刃带的耐磨损性。加工时顺畅的排屑性还可以进一步降低钻头加工时的阻力矩，使wdo系列产品适应不同的加工环境。wdo系列钻头的尺寸也十分齐全，可以根据不同的加工设备，不同的加工要求进行顺畅的加工。
测试加工前，客户花费了一定的时间对中心高进行调整，使圆跳动误差尽量减小。在使用f10 mm的钻头时，客户将切削速度设置为100 m/min，进给量0.3 mm/r，进给速度0.8 m/min，并在切入时将进给速度降低一半以确保钻头在直线切入时不会因为钻头的甩动使钻尖发生不必要的磨损。切入后时把进给速再恢复到原先设定的数值，加工时间从2.02 min缩减到了1.37 min。但是他们并不满足现状，在加工2?000个零件后钻头仍然可以使用，而原先的钻头只能加工到500个孔左右。经过这样的改善，客户还是十分希望osg能在加工刀具方面给出更多的建议。
另一位客户是一家从事精密加工的公司，核心的产品包括高附加值的精密机械零件的加工与组装。这家公司的客户对于零件的公差要求都十分严格，需要对金属与塑料部件进行精密的铣削与车削加工，往往通过一个样品，制造出成千上百个同样的零件。业务的范畴主要涉及发电设备、航空航天，汽车等行业。
最近这家公司接到了一个加工旋塞阀阀芯的订单并在加工后进行组装。每个工件都需要进行孔加工，加工的材料为sus303不锈钢。客户十分了解不锈钢零件加工，但是为了满足加工不同产品而使用不同尺寸的钻头，并且在加工新产品时才有更加行之有效的方案。他们的工艺人员十分希望优化当前加工工艺，所以osg推荐了3d的wdo钻头进行测试加工。客户最终准备在西铁城的自动车床上进行测试加工。切削参数为转速1800 r/min，进给量0.01 mm/r，加工深度48 mm，并且配合高压切削液供给系统，加工时不进行中心孔加工。
几周后对这家公司的产品经理进行了回访并询问wdo的表现情况，当产品经理告诉我钻头加工了8000个孔后，我们被震惊了。这表明钻头加工了381 m的长度。客户对于这个测试结果十分惊喜，并没有要求更进一步的提高。可以说为了提高成本效率和质量，推荐wdo钻头是一个漂亮的大满贯。经过这个新订单的测试成功，客户计划每年在一台机床上生产数千个同样的零件，因为这个零件生产的技术也已经十分成熟了。
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传动系统的孔以前要求控制在h7精度以内，使用松德的精密镗刀可满足实际加工生产的需求，并且能够将整系列孔公差达到中间公差的80%，也就是说使用后孔的精度在实际生产中已经达到了j6级别，即h5的加工质量。另外，此款刀具因其采用的是轻型铝合金材料，不需要担心在镗床上的重量限制，刀具比原钢材减轻重量60%，并且不影响调整使用。
应用实例：精镗轮毂孔，孔径2015 mm，深185 mm。
机床型号：tk6916；功率：52 kw；主轴类型：bt50；夹具工况：安装稳定；切削液：10%乳化液，连续加工；工件材质：qt250，材料均匀且无杂质；材料硬度：248 hbw；加工前状态：孔已粗加工，余量均匀。
解决方案如下：
不同刀具加工对比如附表所示，所用刀具，加工工件以及加工图如下图所示。
工件、刀具及加工过程
结语
一些有远见卓识的公司会主动使用的切削刀具的技术以顺利完成新的订单任务，在加工高精度零件的情况下限度地提高加工效率、降低成本的同时还保证了产品的质量。越来越多的制造商正在努力优化生产过程，在孔加工领域，制造商需着重关注刀具的快速切削以及快速有效的排屑。这两个因素外加适当的切削条件、夹具夹持刚性、较大的排屑槽以及精心设计的冷却喷嘴，就能够保证生产效率的提高。
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