perfoMAX综述

      新一代的 perfoMAX 可转位刀片钻削系统：更稳定、强度更高，具有改进的排屑和冷却液流向。来自山高的新型 perfoMAX 可转位刀片钻削系统不仅有更高的生产效率而且还使每孔德加工成本更低。更进一步，钻削加工更安全而且排屑得到改善。

      山高刀具公司于1996年推出了它的第一代Perfomax可转位刀片钻削系统。在当时这些钻头是八十年代初期开始的一项研发项目的成果，而且自那时起山高在可转位刀片钻头的研发方面处于领先地位。金属加工市场在最初对此概念反应积极，然而随着时间的推移，某种程度上是归因于需要响应工程领域其它方面的技术进步，它急需关于改进的新思想。
      山高认真对待这些反映并研发了一种具有全新理念和范围的perfoMax产品，它做了非常多的改进；有一些是非常基本的特性，我们可以毫无保守地把这个系列的产品看作是新一代的可转位刀片钻削系统。

perfoMAX是什么?
      PerfoMAX 是目前市场上最完善最先进的可转位刀片钻削系统。钻头的直径范围从15 mm到 59 mm，钻削深度范围为2XD、3XD、4XD 和5XD，perfoMAX是业界追求生产率和经济性的自然选择。可供应全系列的钻杆、柄部类型、刀片和半非标部件（阶梯钻、中间直径和大直径）。与其它的可转位刀片钻头不同，所有perfoMAX钻头的外缘刀片和中心刀片均为方刀片。这提供了直接、明显的优势，尤其是强度高、刚性好的钻头。由于它的每个刀片具有四个切削刃，产量高而且钻削成本低。
     新型 perfoMAX 理念最重要的特性和优势如下：
       -强度高、稳定性好的钻杆。这意味着更安全的钻削加工，尤其是在孔的钻入和钻出过程中。这使得钻削加工的难度降低。钻削后孔的质量提高很多，而且钻削成本降低了。
      - 更高的冷却液传送。冷却泵的冷却液压力和传送能力是一个要素（总值），但真正重要的是最终供应到切削刃上的压力（净值）。新概念的通孔提高了冷却液传送的效率。这意味着对冷却泵的要求不是那么关键了，因此perfoMAX可转位刀片钻头也能在那些原先并不适合这种应用的机床上使用而没有问题。
      - 可转位刀片座的强度更高。这个特性使得钻头更安全，特别是在钻头直径较小的情形下 – 而且对恶劣工况的敏感性更低。
      - 柄部的新型设计。新的 R7 柄部尤其使得新的perfoMAX钻头具有一个更宽的应用范围，比如在车床上进行钻削加工时。
     - 钻杆上新的表面镀层提供了一层具有非常低的摩擦系数的更坚硬、更光滑的表面。这改进了钻杆的功能而且使得钻头有更精致的外观。
     - 新型通用硬质合金材质等级T2000D。当和镀层的钻杆组合在一起时，特别的研发特性保证了最佳的钻削效果。
      随着第一代perfoMAX可转位刀片钻头的推出，山高提升了这种外缘和中心均使用方刀片的SD50可转位刀片钻头（方刀片大大增强了切削刃的安全性和钻削的经济性）。当这一代产品在1996年推向市场时，用户立刻感受到这些钻头特有的优势。方刀片刀尖的强度高，允许使用高的进给量。和四个切削刃结合在一起，这使得每孔德成本降低，而且值得注意的是较低的噪音有助于改善工作环境。
      这些增加到山高在九十年代推向市场的可转位刀片钻头的特有优势，使其成为替代高速钢麻花钻的有力卖点。首先，硬质合金材质等级和镀层正好适合于这种金属切削加工。切削刃的几何形状也是如此（尤其着眼于提供最优化的切屑控制），特别是在材料难加工的情形下。此外，不再需要任何象HSS或硬质合金焊接刀尖钻头那样需要昂贵的重磨作业。可转位刀片也易于更换，通常只是转位数次：钻头不必从机床上卸下，而且刀片也不需重新调整。正因为这些原因，制造商（尤其是山高）正争取优化并扩大其可转位刀片钻削系统的范围。

对应于麻花钻的区别
      一把（perfoMAX）可转位刀片钻头和一把（HSS）麻花钻在加工原理方面的基本区别是什么?
      麻花钻的概念主要是基于下述特性：
      - 麻花钻有两个切削刃，但是这些切削刃形成了一个不能有效切削的横刃。这个横刃产生更大的进给抗力和额外的热量。
      - 切削运动意味着钻头总是产生一个平衡的切削（两个切削刃上的径向切削力相互抵消 – 钻头不产生弯曲变形）。两个切削刃均处于相同的切削工况，保证切削形成的对称性。
      - 麻花钻的每个切削刃上都有棱边，它起到钻孔时的导向作用。这些设计在某种程度上提高钻削的精度（主要是补偿未正确磨削的切削刃，尤其是横刃）。
      - 由于切削速度相对较低，切屑的生成也相对较低，而且钻削加工过程中在切削刃上产生的热量相当有限。产生的热量较低意味着使用麻花钻时冷却不是主要矛盾（没有冷却通孔的实际需要）。
     - 较低的切屑生成加上相对较低的速度，使得麻花钻原理（阿基米德螺旋）能被应用于排屑。
      对于可转位刀片钻头：
该钻头根据单切削刃（分布两片、四片或更多的刀片）进行构造。这意味着一把可转位刀片钻头将：
     a. 产生一个不平衡的切削。为了克服（至少是部分地克服）这一现象，刀片的径向位置和放置是极其重要的。径向切削力将不能真正地相互抵消，但是作用到钻头上的合力的方向是能被控制的。因此带棱边的切削刃在可转位刀片钻头上绝对没有用处；实际上它们将阻碍钻头的正常运转。这个现象还意味着：除非是被安装到一个可调节的支撑上，可转位刀片钻头钻出的孔径将总是大于名义直径。
      b. 没有横切的横刃。因为这一点，进给抗力将比麻花钻低得多。
      c. 两个刀片（中心刀片和外缘刀片）上的切削工况将是不同的。这尤其意味着切屑将不能对称的形成（螺旋状的切屑由中心切削刃形成，而方形切屑由外援切削刃形成）。外援刀片产生的切屑体积将高于中心刀片所产生的。为了做到这一点，剖面（横径）和两个排屑槽的尺寸必须与其相适应。
总的来说，可转位刀片钻头和麻花钻基于完全不同的概念，而且钻头的使用方法也完全不同。某些人碰到的加工效果不好主要是由于没有两种刀具截然不同的概念特性，以及缺乏了解可转位刀片钻头的基本加工原理。

钻削加工过程考虑要点
      考虑到可转位刀片钻头的加工概念，在使用时必须牢记以下几点：
      - 和HSS麻花钻相比，可转位刀片钻头用于更高的切削速度和较低的进给量。但是，两者相结合将使得可转位刀片钻头的生产效率要高5 到10倍。
     - 既然可转位刀片钻头没有横切的横刃，进给抗力要比麻花钻低得多（与很多人的想象相反）。可转位刀片钻头的平均进给抗力比相同直径的麻花钻低 2.5 倍。这使得可转位刀片钻头更适用于看重进给抗力的应用场合（薄壁工件、车床应用、较旧的机床等等）。注意到切削能力（也取决于切削速度）使得可转位刀片钻头加工效率高于HSS麻花钻是重要的。
      - 既然可转位刀片钻头的排屑槽的螺旋角比麻花钻低得多，必须使用不同的辅助手段把切屑从钻头上及时排出。还有‘切屑生成量’（单位时间内生成的切屑数量）高于麻花钻，因为更高的钻削速度。对可转位刀片钻头来说，所有这些意味着正确的排屑对于正确的加工是至关重要的，就像冷却液的传送和压力那样，虽然（下面叙述的）perfoMAX新的减摩镀层再次使得这个冷却显得不太重要。
      - 既然可转位刀片钻头不是自定中心的，尤其需新一代的 perfoMAX 可转位刀片钻削系统：更稳定、强度更高，具有改进的排屑和冷却液流向。
来自山高的新型 perfoMAX 可转位刀片钻削系统不仅有更高的生产效率而且还使每孔的加工成本更低。更进一步，钻削加工更安全而且排屑得到改善。
      - 在上述叙述中还必须牢记可转位刀片钻头实际上是“单齿”刀具（麻花钻是“两齿”）。为了确保钻头有 一个平衡的切削（作用在两个切削刃上的径向切削力大部分被相互抵消了），两个切削刃必须能一起进行加工。不是这样的任何情形（不规则的入口和/或出口、扩孔（对已有孔扩大直径）、通孔等等）应该得到格外的注意。
      - 由于可转位刀片钻头的设计，诸如镗孔之类的应用（仅有外缘刀片在切削）和偏心钻削（有意钻一个与名义直径不同的孔）都是可以关注的应用场合。

可靠性
      金属加工公司通过表达他们的偏好和要求为第二代perfoMAX的研发作出了较大的贡献。小直径钻头的可靠性、在缺乏稳定性的应用场合提高功能和车床应用场合的功能都在需求清单中被提及。
虽然第一代Perfomax在市场上被广泛接受，但仍有很多改进需要去做。作为这些努力的成果，山高最近推出了第二代perfoMAX 钻头。从刀具的可替代性的观点来看，这样做使得山高成功地保留了刀片的外形。除了与上述提到的实践需求保持一致之外，钻头的外观也得到了提升，而且提高了功能。这延长了钻杆的寿命，从而降低了钻削成本。

稳定性
      已经完成的改进措施不少于十六项，最重要的改进与钻头和钻削加工的稳定性相关，因为它们对钻削的总体功能有着重要的影响。
同时推出了新的硬质合金刀片通用材质等级：T2000D，替代现有的材质等级T100D和T200D。这种新材质等级的基体是细颗粒的，而且钴的含量高。使用镀层的类型是Ti(C,N)-Al2O3-TiN，具有令人非常满意的适用性。底层的Ti(C,N)镀层具有良好的切削刃稳定性而且为下面的基体材料提供非常好的粘接性能。Al203 镀层提供耐磨性和耐热性，依次提高加工的生产效率。
      使用可转位刀片钻头获取成功的钻削，有两件事是必需的。稳定性是钻头顺利进入工件材料和能够在加工中应用高进给量的前提条件，而宽且轮廓流畅的排屑槽保证可靠的排屑。与其相关的问题是这两个方面是对立的：更大的排屑槽消弱了抗弯强度。新perfoMAX
钻头的钻芯直径已经增加了，而且材料被移到距钻头的外缘更近，提高抗弯强度的作用更显著，并因此提高了抗弯稳定性。这样做使得排屑槽能加深以利改善切屑的排出而不过分影响稳定性。稳定性方面的另一改进是缩短了钻头的总长：2D、3D 和4D 的钻头缩短了 5 mm，5D 的钻头缩短 0 到3.5 mm之间，具体数值取决于钻头直径。

值得一提的其它改进：
      - 钻头直径的公差已经更紧：对于长度为 xD的钻头，山高对此的规定是：D 0/+0,x （例如，5D钻头钻出的孔的公差为D0/+0.5）。能达到的孔的公差显然还取决于工件材料、切削参数，尤其是钻孔的深径比。
      - 钻头的几何角度已经被修改和改进。作为冷却液流入所取得的成果，冷却液通孔的出口不再在钻杆的外圈上。该孔的位置已经作了修改，以确保更好的冷却液流量。为了使冷却效果进一步提高，直径在15-40mm范围内的所有钻头都具有双内冷孔。
      - 为了提高钻杆头部的强度，刀片（座）的接触面已经被重新设计。这是根据客户关于钻杆（尤其是较小的直径）可靠性的批评作出的改进。其中，刀片座已经被倾斜，以防止直径较小的钻头折断。钻头前端最薄的部分在同时被扩大了一个固定的百分比值（取决于直径），从而提高了钻头的抗扭强度。

新型镀层
      所有perfoMAX钻头都经过一种高硬度镀层的表面处理。镀层的厚度为10 μm ，而其硬度为1000 HV。最外面的聚合物层烧结到下面的一层上，这使得有利的摩擦特性遍及钻头的整个寿命周期。这直接地改善了切屑的排出；这个特性对于4xD和5xD钻头特别有用，因为可靠的排屑极其重要。高硬度的镀层和低的摩擦系数结合在一起，它还使得排屑槽的磨损减少了。
      可转位刀片钻头有两个弱点。首先，由于切削速度高，切削刃上产生相当多的热量。由于这个热量不能被快速驱散（钻头被‘密闭’在工件中），钻头前端的温度上升得非常高。主要因为这个现象，这对钻削加工硬化严重的材料尤其关键。第二，另一个弱点是排屑。大量的切屑体积加上相对较窄（相对于切削体积而言）的排屑槽意味着排屑流动时最轻微的阻塞（例如，由于不规则的冷却供应、冷却压力的下降、切屑与切屑表面（=排屑槽表面）太早的微观粘结）立刻使得切屑的阻力上升，在很多情况下使得钻头折断或‘卡住’。当钻杆上在刀片后面和紧挨着上面的部分观察到明显的磨损时，这两个现象都是可遇到的。
      通过在钻杆上镀一层硬度高、摩擦系数低的复合体，两个问题均在很大程度上被中和了。另一方面，这个复合体使得表面有一个更光滑的外观，而且相对于钢件（合金）有更低的摩擦系数。结果是在排屑通道上切屑的‘阻塞’更少，因而减少了切屑堵塞的风险。
      这种镀层使钻头获得极硬的表面是一种重要的优势，确实提高了钻杆的寿命。

柄部
      和第一代perfoMAX钻头相比，用户使用新一代的钻头还可选择不同的柄部式样。
      用于非旋转应用的钻头类型是一种新的研发；这个类型 (-R7) 完全适用ISO 9766系列，而且还适用于旋转应用。柄部有第二个削平面，这个削平面在现有 –R7 柄部的反面，有助于提高钻头在车床应用中的可行性。
      在这些应用中，工件的中心线应该和钻头的中心线同心。如果不同心的话，中心刀片的位置可能高于工件的中心线，这会导致引起刀片或钻头的损坏。对于所有的车床，都存在刀具和工件中心线之间或大或小的偏差。第二个削平面提供了补偿这个偏差的快速、简便的方法。例如，如果钻头的切削性能差、加工表面质量不好和噪音强度高，该钻头能被旋转180°，得到更好的效果。
其它新的柄部设计如下：
      – 50RG，可转位刀片钻头的一种新型柄部，根据Graflex G5尺寸进行设计，其法兰直径为 50 mm。
      – RS，也是一种新型柄部，它组合了现有的山高Weldon –R3和Whistle Notch -R4 柄部；适用于不能使用较大柄部直径的小机床。

SD70钻头，特别针对车床应用（非旋转钻削应用）
对于车床（非旋转钻削）应用，山高还有SD 70 系列。这些钻头具有非常特殊的钻削几何角度，确保切屑形成的最优化。该钻头的结构适用三角形刀片。
      镗孔和偏心钻削的广泛适用性是这种钻头的特征。仅用7 种不同规格的钻杆就能钻出 15到 59 mm之间的任意直径。

结论
      在本文的结尾，我们可以下这样的结论：专有名词‘新一代’是正确的。新的perfoMAX钻头不只是在少量细节上进行了修改；实际上是开发出了一种全新的可转位刀片钻头的概念。这个研发的中心是提高稳定性、改善冷却液的传送、通过减摩镀层提高钻杆耐磨性，以及钻头前端和刀片座的不同设计。
      这些钻头的表现明显是高水平的：钻入过程更可靠，钻削表面质量更高，尤其是排屑明显改善。该钻头还能用于车床上的非旋转钻削模式。最后但非最不重要的是钻头和刀片的寿命大大提高。
      从刀杆到刀片，山高这种完整的产品系列对任何金属切削加工都能提供最佳的解决方案，甚至是最复杂的应用场合。.
      山高在战略上完全愿意与世界上任何地方的各种高科技公司合作。这些战略联合的目的是帮助客户开发出高效经济的加工方案。
Patrick de Vos
山高刀具Benelux公司

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