| 为了高效加工高硬度、高精度孔,德国密勒公司开发了MEGA钻铰HARD刀具。由于对刀具基体材料、涂层、切削刃形状三要素进行了最佳匹配组合设计,有效解决了高硬度、高精度孔的高效加工难题,使其成为一种具有划时代意义的切削刀具。 |
1.开发目的
对于淬硬材料(HRC50~62)的高精度孔加工,通常先利用电火花或高硬度硬质合金钻头进行粗加工;然后用立铣刀、镗刀进行半精加工,修正孔的弯曲度和孔径尺寸;然后进行坐标磨削精加工,再进行热处理;最后用高硬度硬质合金铰刀完成精加工。这种加工方法工序繁杂,加工效率低,需要花费大量时间;此外,加工高硬度、高精度孔时,由于钻头、铰刀等刀具寿命很短,各工序使用的刀具数量很多,大幅增加了工具费用。为了高效加工高硬度、高精度孔,德国密勒公司开发了MEGA钻铰HARD刀具。由于对刀具基体材料、涂层、切削刃形状三要素进行了最佳匹配组合设计,有效解决了高硬度、高精度孔的高效加工难题,使其成为一种具有划时代意义的切削刀具。 2.基体材料
MEGA钻铰HARD刀具使用了强度与硬度均衡、在抗破损、耐磨性能方面具有很高可靠性、适合高硬度材料加工的优质硬质合金作为基体材料(材料特性见表1)。
表1| 分类 | 粒度 (µm) | WC含量 (wt%) | Co含量 (wt%) | TiC+ TaNbC含量 (wt%) | 抗弯强度 (GPa) | 硬度 (HRA) | 密度 (g/cm2) |
|---|
| 超细晶粒硬质合金 | 0.8 | 89.7 | 10 | 0.3 | 4.2 | 92.0 | 14.5 |
3.涂层材料
MEGA钻铰HARD刀具采用了组织均匀性与高结合强度兼备的MxF涂层(TiAlN系),其特性。该涂层的表面硬度极高,在提高了耐热性和耐磨性的同时,还具有非常优良的表面润滑性能,可大幅减小摩擦系数,在3倍直径深孔的加工中,表现出优异的抑制粘刀性能,排屑顺畅。 4.切削刃形状
MEGA钻铰HARD刀具的切削刃形状十分独特,由8条切削刃构成,其中钻头有2条切削刃,铰刀有2条粗切削刃、2条半精切削刃和2条精切削刃。钻头在进行钻孔的同时,铰刀的各切削刃一边断屑一边精铰,能一次性完成高精度孔的加工。 5.刀具特点
MFGA钻铰HARD刀具是一种在高精度、高刚性机床和工具系统上使用、采用湿式切削方式、能一次完成高硬度(HRC50~62)、高精度(孔径尺寸、直线度、孔间距、3S表面粗糙度等)孔精加工的刀具。但是,如果机床刚性和精度存在问题,或对孔间距精度要求严格,发现刀尖出现磨损时,则推荐在加工前先打135°~140°的中心孔。MEGA钻铰HARD刀具除可用于钻铰复合加工外,也可作为单独的钻孔或铰孔刀具用。用作铰刀的加工实例。 使用MEGA钻铰HARD刀具,能减少高硬度、高精度孔的加工工序,缩短加工时间,无需换刀,减少刀具数量,大幅度降低加工成本。 6.切削加工性能
用MEGA钻铰HARD刀具在SKD11(HRC60)材料上加工20mm深的盲孔的实例,基准切削条件见表2。加工时,使用高精度立式加工中心和高精度、高刚性的BT40工具系统,用AA级精度的弹簧夹头夹持刀具,可将孔径精度控制在0.01mm以内。采用水溶性切削液(稀释10倍)进行外部冷却,刀具直径为8.0mm,可加工50个孔(每孔加工时间90秒)。
| 表2 基准切削条件 |
| 工件材料 | SKD61-SKT(HRC50-55) | SKD11-SKT(HRC56-62) |
|---|
| 切削速度 | 20-25m/min | 15-20m/min |
|---|
刃部直径 (mm) | 转速 (r/min) | 进给量 (mm/r) | 步进量 (mm) | 铰余量(mm) | 转速 (r/min) | 进给量 (mm/r) | 步进量 (mm) | 铰余量(mm) |
|---|
| 4.0 | 1590 | 0.03-0.04 | 1-3 | 0.01-0.1 | 1195 | 0.025-0.03 | 1 | 0.01-0.1 |
| 6.0 | 1060 | 0.045-0.06 | 795 | 0.04-0.05 |
| 8.0 | 795 | 0.06-0.09 | 600 | 0.05-0.06 |
| 10.0 | 635 | 0.08-0.11 | 475 | 0.07-0.08 |
| 12.0 | 530 | 0.09-0.13 | 400 | 0.08-0.09 |
| 14.0 | 455 | 0.1-0.15 | 340 | 0.09-0.1 |
| 16.0 | 400 | 0.11-0.17 | 300 | 0.1-0.2 |
| 加工注意事项:①一次加工孔径尺寸偏小,出现圆度、圆柱度不合格时,不要卸下工件,以相同条件反复铰削2-3次,此时推荐采用步进进给;②加工通孔时,钻铰刀尖易发生崩刃,应使用夹具防止形成钻铰通孔。 |
表3 刀具直径选择基准| 机床 | 主轴刚性好的高精度立式加工中心 |
|---|
| 工具系统 | 高刚性高精度刀柄、AA级弹簧夹头 |
|---|
| 切削液 | 水溶性切削液(乳化液)、外部冷却 |
|---|
| 工件材料 | SKD11(HRC60) |
|---|
| 打中心孔 | 使用钻尖角140°MEGA硬质合金钻头 |
|---|
| 孔的精度 | 加工Ø10.0H7(-0.018)时的精度 |
|---|
| 用M2273-10.00刀具精加工:选择Ø10.001~10.01 |
| 用M2273-10.01刀具精加工:选择Ø10.011~10.02 |
| 根据上述结果,打中心孔后用M2273-10.0或M2273-10.01刀具进行一次性孔加工;或者打中心孔后用M2273-10.0刀具加工底孔,然后用M2273-10.01刀具进行精铰加工。 |
7.刀具使用注意事项
刀具直径的选择基准见表3。 使用刀具的注意事项如下:①必须使用高刚性、高精度机床;②必须使用高精度、大夹持力的工具系统及AA级精度的弹簧夹头;③加工工件表面有凹凸时,应预先打好135°~140°的中心孔;④必须根据产品样本提供的切削条件进行切削加工。其中,第①、②项是决定加工精度的重要事项,在加工准备阶段必须给与足够重视。
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