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用于高硬度、高精度孔加工的MEGA钻铰HARD刀具

2018-08-22 00:00570
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0.889.7100.34.292.014.5

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/min15-20m/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)4.015900.03-0.041-30.01-0.111950.025-0.0310.01-0.16.010600.045-0.067950.04-0.058.07950.06-0.096000.05-0.0610.06350.08-0.114750.07-0.0812.05300.09-0.134000.08-0.0914.04550.1-0.153400.09-0.116.04000.11-0.173000.1-0.2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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