不锈钢钻孔为什么费钻头:转速、冷却与刃磨
钻不锈钢,一支钻头钻不了几个孔就发红变钝,是转速太高还是冷却不够?这篇讲清切削速度的算法、乳化液的正确用法、钻头角度的调整和断钻头的预防。
碳钢板上钻 50 个孔,一支钻头够用一整天。换到不锈钢,同样一支钻头钻 8 个孔就发红。这不是钻头质量差,是参数用错了。
不锈钢难钻在哪
三个特点决定了它难加工。
加工硬化:不锈钢被刀具挤压后会迅速硬化,硬度从 HB180 升到 HB300 以上。钻头一旦在硬化层里打滑,越钻越硬,最后钻不动。
导热差:不锈钢导热系数只有碳钢的三分之一,切削热集中在刃口,温度能到 600℃ 以上,钻头迅速退火变软。
粘刀:不锈钢切屑不易断,容易粘在刃口上形成积屑瘤,把刃口挤崩。
转速:比碳钢低一半以上
切削速度的公式是:n = 1000 × Vc / (π × D),n 是转速(r/min),Vc 是切削速度(m/min),D 是钻头直径(mm)。
高速钢钻头钻不锈钢,Vc 取 12–18 m/min。钻 φ8 的孔,n = 1000×15/(3.14×8) ≈ 600 r/min。同样直径钻碳钢,Vc 可以取 30,转速就到 1200 r/min。
很多人凭感觉"钻不锈钢要慢转",但慢过头反而不好——转速太低,每转进给量大,切削力大,容易崩刃。经验值:φ6 用 800 r/min,φ8 用 600,φ10 用 480,φ12 用 400。
用含钴钻头(M35、M42)可以提 20%–30%;用硬质合金钻头可以提 3–5 倍,但要求机床刚性好、不能有振动。
进给:要压住,不能打滑
进给量按每转 0.05–0.1mm 取,φ8 钻头取 0.08mm/r。手动台钻不好控制,判断标准是:看切屑,应该是连续的两条螺旋卷,颜色银白或淡黄。切屑发蓝说明温度过高,切屑是碎末说明进给太小在摩擦。
最关键的一条:一旦开始钻,就要保持压力,不能让钻头在孔里空转。空转会在硬化层上摩擦,越摩越硬。
冷却:乳化液要浇在刃口,不是浇在钻头上
冷却是钻不锈钢的命门。必须用乳化液或极压切削油,不能用清水(不润滑,还会锈)。
浇的位置要对:浇在钻头入口处,让液体顺着螺旋槽流到刃口。很多人从上面浇,液体全被切屑挡住,刃口根本没冷却到。
深孔(深度超过 3 倍直径)要用内冷钻头,或者每钻 5mm 退刀排屑一次。
钻头角度要改
标准麻花钻的顶角是 118°,钻不锈钢建议磨到 135°–140°,横刃要修短。这样刃口更钝一些,能承受更大的切削力,也不容易崩。
前角要磨小(甚至做成负前角),增加刃口强度。后角 8°–10°,太大刃口强度不够。
很多老师傅会"开分屑槽",在两条主刃上各磨一个小槽,把宽切屑分成两条窄的,排屑顺畅,不容易堵。
断了钻头怎么办
断在孔里的钻头,别硬怼。小的可以用尖嘴钳反向拧出来,或者用断丝取出器。大的要用电火花打,或者用硝酸腐蚀(不锈钢不受硝酸腐蚀,高速钢会)。
预防断钻头:一是别用手电钻,手持晃动大,钻头承受侧向力;二是钻穿前减压,快穿时最容易崩;三是薄板要垫背板,出口处没有支撑最容易断。
薄板的特殊做法
1mm 以下薄板钻孔,普通麻花钻会把孔钻成三角形。要用薄板钻(三尖钻、铣刀钻)或者用阶梯钻。也可以用冲孔替代,效率高得多。