高速深孔加工钻头的应用
来源:本站 发布时间:2023-04-27nbsp; 点击量:194
高速加工的发展也带动了刀具技术的进步。在深孔加工领域,不仅孔的加工深度变得更长,所加工的材质变得更难于加工,而且对加工现场的环保要求也越来越严。为此,适应深孔加工条件变化的高速深孔加工钻头应运而生。
在高速深孔加工中,为了避免发生崩刃、排屑堵塞等现象,大多数厂商通常是使用低进给速度的枪钻,或使用高速钢加长钻头进行阶梯式加工。目前,一种可用于高速深孔加工的新型钻头——FTO-GDXL为这一加工工艺带来了新的突破。
FTO-GDXL拥有能顺畅排屑的螺旋槽(如图1所示),在加工中,通过螺旋槽和横刃的共同作用,可将切屑切碎并生成细小切屑,使得拥有足够空间的螺旋槽能将切屑顺畅排出。由于钻头的切入量很长,为了避免发生崩刃现象,刀具的材质采用了粉末高速钢中特别耐崩损的高级材料。与以往的涂层相比,TIALN表面涂层提高了刀具的光滑性,有利于顺利排屑。
高碳钢深孔加工
由于刀具的悬长很长,在没有导孔的情况下,钻头的切入部会产生震动,使孔的入口直径变大,刀具寿命也会降低。所以使用此钻头时,导孔是必要的,应先用短刃型硬制合金钻头进行导孔加工,导孔的直径略大于钻头直径0.02~0.1mm,前角应等于或大于钻头的尺寸,这样钻头可以从中心部开始切入,使刀具寿命、加工精度以及加工稳定性都达到近佳。在此,近适合的加工条件为:
● 切削材料:高碳钢S50C;
● 孔径:6mm;
● 孔深:120mm盲孔(20xD);
● 导孔尺寸:φ6.1mm,前角140°;
● 导孔深:6mm;
● 加工机械:卧式M/C BT50;
● 切削速度:90m/min;
● 进给速度:0.2~0.5mm/r;
● 切削油:水溶性切削油;
● 冷却液液压:7Mpa。
同使用枪钻或高速钢加长型钻头进行深孔加工相比,FTO-GDXL的近高加工效率是枪钻的6.5倍,是高速钢加长钻的15倍。
用FTO-GDXL进行加工时,其切削抗力如图2所示,在高进给的情况下图形平稳,随着孔深的增加,切削抗力并没有增加,而且排屑顺畅,无堵塞现象。
当进给量依次增加时,刀具的寿命,即使是加工20倍直径的深孔,不论在何种加工条件下,加工孔数都在800孔以上(切削长度97m以上)。
加工过程中的孔径变化如表1所示。孔的扩大量为:孔口0.01mm以下、中间0.003~0.007mm、孔底0~0.004mm。在孔的扩大量如此小的情况下,孔壁光洁度却很好,只有Ry3.50μm~Ry7.04μm。由此可见,用FTO-GDXL可以实现排屑顺畅、没有震动的切削加工。
用加长钻头进行孔加工时,孔的垂直度是一个关键问题。采用FTO-GDXL加工的孔,从孔口到孔底的垂直度极高。
更深孔(孔深30×D)加工
在这个加工案例中,加工材质为SCM415H,这种材质的切屑很细小,非常易粘结,容易造成排屑堵塞,为此,采用的加工条件为:
● 切削材料:SCM415H;
● 孔径:5mm;
● 孔深:150mm盲孔,实际加工孔深140mm(28×D);
● 加工机械:卧式M/C BT40;
● 阶段式加工:无;
● 切削速度:60m/min;
● 进给速度:0.3mm/r;
● 切削油:水溶性;
● 冷却液液压:3Mpa;
● 导孔加工:φ5.1硬制合金钻头,深度10mm;
● 低转速插入导孔,插入后,达到指定转速再开始加工,加工后再降为低转速。
在这个加工条件下,采用FTO-GDXL加工30倍直径的孔深一气呵成,加工一个孔只需要19s,而传统型枪钻的加工时间为90s以上。
MQL加工
近年来,随着对加工现场环保的重视,半干式加工越来越受到青睐。在汽车制造业中,曲轴、缸体、缸盖等发动机主要部件的加工都开始采用MQL加工方式。其中,曲轴上的油孔大多为10~20倍直径的深孔,如果用传统的加工方法进行加工,加工时间、刀具寿命、加工稳定性都是加工中的难点。
下面是采用FTO-GDXL对S50C进行MQL加工的一个案例,加工条件为:
● 切削材料:高碳钢S50C;
● 孔径:6mm;
● 孔深:100mm通孔(17xD);
● 加工机械:卧式M/C HSK63A;
● 切削速度:90m/min;
● 进给速度:0.2mm/r;
● 切削油:MQL;
● 喷雾给压:0.4Mpa;
● 喷雾供给量:50cc/h;
● 导孔尺寸:6.05,前角150°;
● 导孔深度:6mm。
采用FTO-GDXL对S50C进行MQL加工,其切削长度为100m,寿命较长,而且钻头还可以进行再研磨、再使用,并获得跟新品同样的切削长度。
可见,FTO-GDXL是可以进行高难度加工的高速深孔加工用钻头,其可加工的材质除了以上介绍的S50C、SCM415H以外,还有FC250、SCM440、SCM420H、SCr420H、SNCM439等,甚至对于加工难度更大的SUS420J2、15-5PH、SKD11(未处理过)等材质也可以进行10~30倍直径的无停顿一次成孔加工。
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