高速加工的發(fā)展也帶動(dòng)了刀具技術(shù)的進(jìn)步。在深孔加工領(lǐng)域,不僅孔的加工深度變得更長,所加工的材質(zhì)變得更難于加工,而且對(duì)加工現(xiàn)場的環(huán)保要求也越來越嚴(yán)。為此,適應(yīng)深孔加工條件變化的高速深孔加工鉆頭應(yīng)運(yùn)而生。在高速深孔加工中,為了避免發(fā)生崩刃、排屑堵塞等現(xiàn)象,大多數(shù)廠商通常是使用低進(jìn)給速度的槍鉆,或使用高速鋼加長鉆頭進(jìn)行階梯式加工。目前,一種可用于高速深孔加工的新型鉆頭——fto-gdxl為這一加工工藝帶來了新的突破。
fto-gdxl擁有能順暢排屑的螺旋槽(如圖1所示),在加工中,通過螺旋槽和橫刃的共同作用,可將切屑切碎并生成細(xì)小切屑,使得擁有足夠空間的螺旋槽能將切屑順暢排出。由于鉆頭的切入量很長,為了避免發(fā)生崩刃現(xiàn)象,刀具的材質(zhì)采用了粉末高速鋼中特別耐崩損的材料。與以往的涂層相比,tialn表面涂層提高了刀具的光滑性,有利于順利排屑。
高碳鋼深孔加工
由于刀具的懸長很長,在沒有導(dǎo)孔的情況下,鉆頭的切入部會(huì)產(chǎn)生震動(dòng),使孔的入口直徑變大,刀具壽命也會(huì)降低。所以使用此鉆頭時(shí),導(dǎo)孔是必要的,應(yīng)先用短刃型硬制合金鉆頭進(jìn)行導(dǎo)孔加工,導(dǎo)孔的直徑略大于鉆頭直徑0.02~0.1mm,前角應(yīng)等于或大于鉆頭的尺寸,這樣鉆頭可以從中心部開始切入,使刀具壽命、加工精度以及加工穩(wěn)定性都達(dá)到*。在此,的加工條件為:
● 切削材料:高碳鋼s50c;
● 孔徑:6mm;
● 孔深:120mm盲孔(20xd);
● 導(dǎo)孔尺寸:φ6.1mm,前角140°;
● 導(dǎo)孔深:6mm;
● 加工機(jī)械:臥式m/c bt50;
● 切削速度:90m/min;
● 進(jìn)給速度:0.2~0.5mm/r;
● 切削油:水溶性切削油;
● 冷卻液液壓:7mpa。
同使用槍鉆或高速鋼加長型鉆頭進(jìn)行深孔加工相比,fto-gdxl的zui高加工效率是槍鉆的6.5倍,是高速鋼加長鉆的15倍。
用fto-gdxl進(jìn)行加工時(shí),其切削抗力如圖2所示,在高進(jìn)給的情況下圖形平穩(wěn),隨著孔深的增加,切削抗力并沒有增加,而且排屑順暢,無堵塞現(xiàn)象。
當(dāng)進(jìn)給量依次增加時(shí),刀具的壽命,即使是加工20倍直徑的深孔,不論在何種加工條件下,加工孔數(shù)都在800孔以上(切削長度97m以上)。
加工過程中的孔徑變化如表1所示??椎臄U(kuò)大量為:孔口0.01mm以下、中間0.003~0.007mm、孔底0~0.004mm。在孔的擴(kuò)大量如此小的情況下,孔壁光潔度卻很好,只有ry3.50μm~ry7.04μm。由此可見,用fto-gdxl可以實(shí)現(xiàn)排屑順暢、沒有震動(dòng)的切削加工。
用加長鉆頭進(jìn)行孔加工時(shí),孔的垂直度是一個(gè)關(guān)鍵問題。采用fto-gdxl加工的孔,從孔口到孔底的垂直度*。
更深孔(孔深30×d)加工
在這個(gè)加工案例中,加工材質(zhì)為scm415h,這種材質(zhì)的切屑很細(xì)小,非常易粘結(jié),容易造成排屑堵塞,為此,采用的加工條件為:
● 切削材料:scm415h;
● 孔徑:5mm;
● 孔深:150mm盲孔,實(shí)際加工孔深140mm(28×d);
● 加工機(jī)械:臥式m/c bt40;
● 階段式加工:無;
● 切削速度:60m/min;
● 進(jìn)給速度:0.3mm/r;
● 切削油:水溶性;
● 冷卻液液壓:3mpa;
● 導(dǎo)孔加工:φ5.1硬制合金鉆頭,深度10mm;
● 低轉(zhuǎn)速插入導(dǎo)孔,插入后,達(dá)到轉(zhuǎn)速再開始加工,加工后再降為低轉(zhuǎn)速。
在這個(gè)加工條件下,采用fto-gdxl加工30倍直徑的孔深一氣呵成,加工一個(gè)孔只需要19s,而傳統(tǒng)型槍鉆的加工時(shí)間為90s以上。
mql加工
近年來,隨著對(duì)加工現(xiàn)場環(huán)保的重視,半干式加工越來越受到青睞。在汽車制造業(yè)中,曲軸、缸體、缸蓋等發(fā)動(dòng)機(jī)主要部件的加工都開始采用mql加工方式。其中,曲軸上的油孔大多為10~20倍直徑的深孔,如果用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工,加工時(shí)間、刀具壽命、加工穩(wěn)定性都是加工中的難點(diǎn)。
下面是采用fto-gdxl對(duì)s50c進(jìn)行mql加工的一個(gè)案例,加工條件為:
● 切削材料:高碳鋼s50c;
● 孔徑:6mm;
● 孔深:100mm通孔(17xd);
● 加工機(jī)械:臥式m/c hsk63a;
● 切削速度:90m/min;
● 進(jìn)給速度:0.2mm/r;
● 切削油:mql;
● 噴霧給壓:0.4mpa;
● 噴霧供給量:50cc/h;
● 導(dǎo)孔尺寸:6.05,前角150°;
● 導(dǎo)孔深度:6mm。
采用fto-gdxl對(duì)s50c進(jìn)行mql加工,其切削長度為100m,壽命較長,而且鉆頭還可以進(jìn)行再研磨、再使用,并獲得跟新品同樣的切削長度。
可見,fto-gdxl是可以進(jìn)行高難度加工的高速深孔加工用鉆頭,其可加工的材質(zhì)除了以上介紹的s50c、scm415h以外,還有fc250、scm440、scm420h、scr420h、sncm439等,甚至對(duì)于加工難度更大的sus420j2、15-5ph、skd11(未處理過)等材質(zhì)也可以進(jìn)行10~30倍直徑的無停頓一次成孔加工。