鑽頭與端銑刀鑽孔之鑽削力及鑽孔品質
2020-03-03
使用鑽頭鑽孔加工是金屬切削最常見的加工之一。端銑刀鑽孔和鑽頭鑽孔之鑽削力及鑽孔品質比較，以歸納鑽孔使用端銑刀或一般鑽頭的適用時機。鑽孔實驗之孔徑包括Φ6、Φ8、Φ10及Φ12，刀具方面採用一般常用的高速鋼(HSS)鑽頭及端銑刀，端銑刀包含二刃及四刃者，實驗鑽削材料為AL6061-T6鋁合金。切削條件中使用固定的切削速度，每一刀具直徑選擇三種進刀條件，以及搭配有或無預鑽導孔（Φ3）等共進行72次鑽削實驗。應用Kistler 9272型動力計量測鑽削力，包括鑽削扭力、壓力及側向力表現，並對鑽孔之孔徑精度及孔壁表面粗糙度進行量測以比較兩種刀具鑽孔品質。
實驗結果發現鑽頭鑽孔之扭力無論有無導孔皆比二刃端銑刀大；而鑽削壓力方面，鑽頭在無導孔的情況下明顯比端銑刀大，並且直徑越小則大的比例更多，應是鑽頭靜點的效應。側向力方面，鑽頭端適當的鑽頂角，鑽孔時能有效穩定刀具避免或減小振動產生，使得鑽頭鑽孔之側向力相對端銑刀相當微小。由於端銑刀鑽孔時不能抑制偏晃振動而使得鑽孔孔徑精度誤差皆比鑽頭來得大，並且進給越大有加大誤差的趨勢。在孔壁表面粗度Ra方面，鑽頭不管有無導引孔，鑽孔孔壁表面粗度差異不大，粗度值大約為2μm左右；二刃端銑刀則變動較大，只有在進給較小(0.1mm/rev)時，可在Ra 2μm以下，隨著進給變大，粗度變差。在孔徑偏差方面，孔徑較大時，孔徑擴孔量有加大之趨勢，鑽頭直徑6mm和8mm之擴孔量大概在0.1mm以內；二刃端銑刀由於鑽孔過程有明顯的偏晃，鑽孔之擴孔量隨著進給增加而增加，無導引孔又比有導引孔大，以直徑12mm、進給0.36mm/rev為例，其無導引孔時擴孔量約為0.41mm，有導引孔大約為0.2mm。綜合實驗結果，一般鑽孔宜選擇鑽頭，當使用二刃端銑刀鑽孔，其扭力及壓力可比鑽頭小且剛性佳，採用小進給也保有良好之孔壁品質，但偏晃大，易造成較大的擴孔量，使用二刃端銑刀能切削產生平的孔底，如不考量其擴孔量問題，則適合鑽削淺的孔如沉頭孔加工或凹槽銑削起始深度進給之用。
實驗結果發現鑽頭鑽孔之扭力無論有無導孔皆比二刃端銑刀大；而鑽削壓力方面，鑽頭在無導孔的情況下明顯比端銑刀大，並且直徑越小則大的比例更多，應是鑽頭靜點的效應。側向力方面，鑽頭端適當的鑽頂角，鑽孔時能有效穩定刀具避免或減小振動產生，使得鑽頭鑽孔之側向力相對端銑刀相當微小。由於端銑刀鑽孔時不能抑制偏晃振動而使得鑽孔孔徑精度誤差皆比鑽頭來得大，並且進給越大有加大誤差的趨勢。在孔壁表面粗度Ra方面，鑽頭不管有無導引孔，鑽孔孔壁表面粗度差異不大，粗度值大約為2μm左右；二刃端銑刀則變動較大，只有在進給較小(0.1mm/rev)時，可在Ra 2μm以下，隨著進給變大，粗度變差。在孔徑偏差方面，孔徑較大時，孔徑擴孔量有加大之趨勢，鑽頭直徑6mm和8mm之擴孔量大概在0.1mm以內；二刃端銑刀由於鑽孔過程有明顯的偏晃，鑽孔之擴孔量隨著進給增加而增加，無導引孔又比有導引孔大，以直徑12mm、進給0.36mm/rev為例，其無導引孔時擴孔量約為0.41mm，有導引孔大約為0.2mm。綜合實驗結果，一般鑽孔宜選擇鑽頭，當使用二刃端銑刀鑽孔，其扭力及壓力可比鑽頭小且剛性佳，採用小進給也保有良好之孔壁品質，但偏晃大，易造成較大的擴孔量，使用二刃端銑刀能切削產生平的孔底，如不考量其擴孔量問題，則適合鑽削淺的孔如沉頭孔加工或凹槽銑削起始深度進給之用。