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加工高硬度模具用UH

2019-09-06 00:00410

图1 UH-CT硬质合金丝锥表  UH-CT硬质合金丝锥的特点材质考虑耐磨性和抗冲击性的前提下,采用超细颗粒硬质合金形状为提高刚性,采用无颈部的强化丝锥柄型沟槽为获得良好切屑和提高耐磨性,采用与此相匹配的沟槽数和沟槽形状切削角度为增加刚性和防止崩刃,采用特殊前角精度考虑到内螺纹的收缩性,采用适度加大尺寸切入长度考虑到稳定性和寿命,将切入部分长度限定在5牙尖端直径为确保实际切入长度,采用大的丝锥尖端直径被加工材料硬度HRC50~HRC63推荐底孔直径JIS 6H(推荐采用内径最大值)

被加工材料:SKD11钢模具(HRC60)
丝锥尺寸:M8×1.25;
底孔直径:Ø6.9mm×16mm通孔
切削速度:1.5m/min(60r/min)
非水溶性油(含极压添加剂)
使用机床:高刚性CNC攻丝机

图2 UH-CT硬质合金丝锥加工对比

近年来,用高硬度(HRC50以上)毛坯精加工模具的制造方法日益普及,采用高速钢丝锥已难以在高硬模具钢上加工出螺纹孔。为此,日本YAMAWA ENGINEERING公司开发了加工高硬度模具用的UH-CT型硬质合金丝锥,简介如下。

1 UH-CT硬质合金丝锥的特点

UH-CT硬质合金丝锥的主要特点列于右表。为使丝锥材质适应高硬度(HRC50~60)材料的加工要求,采用了与被加工材料有足够硬度差的硬质合金材料;在考虑抗折损性和抗崩刃性的前提下,采用了兼有合理硬度和韧性的超细颗粒硬质合金材料;为适应高硬度材料加工时较大的加工扭矩,采用了比常规柄部直径大1个规格的刀柄(强化刀柄);为强化刀尖和提高耐磨性,在采用特殊沟槽和切削角度的同时,增加了沟槽数量以减小每齿切削量;为提高耐磨性和抗粘刀性能,采用了耐热性和化学稳定性优良的TiAlN表面涂层处理。采用上述优化设计的UH-CT丝锥的切削性能明显优于普通硬质合金丝锥。
图2是加工铸铁用N-CT-FC硬质合金丝锥和UH-CT硬质合金丝锥在加工SKD11钢模具(HRC60)螺纹孔时的刀具寿命对比结果表明:N-CT-FC丝锥加工8个孔后发生崩刃,达到使用寿命;UH-CT丝锥加工60个孔后既未折断也未崩刃,还可继续加工,加工60个孔时UH-CT丝锥切入部分未发现切削刃有明显损伤。虽然UH-CT丝锥刀尖强度较高,但仍存在因切削磨损加速而导致破损的危险,因此有必要设定一个安全的寿命标准。

2 UH-CT硬质合金丝锥使用注意事项

尽管UH-CT丝锥性能优良,但由于高硬模具钢的攻丝条件非常苛刻,为使攻丝加工顺利进行,必须注意以下事项:
  1. 由于UH-CT丝锥不适合手工攻丝,因此最好使用振动小而又能选择合理进给量的机床(为实现稳定攻丝,建议使用具有完全同步进给功能的加工中心机床)。
  2. 应使用刚性好的丝锥夹头和工件夹具。尤其是丝锥夹头,最好使用同步进给专用夹头和铣削夹具等。
  3. 螺纹孔的底孔直径在允许范围内尽可能取最大值(推荐采用6H级最大内径)。UH-CT丝锥是根据推荐的底径来设计丝锥尖端直径,如底孔直径过小,丝锥尖端部位因切削负荷集中,有产生崩刃的可能。
  4. 建议使用润滑性能优良的非水溶性润滑剂。
  5. 切削速度因攻丝条件而异。根据被加工材料的硬度,推荐攻丝速度如下:材料硬度HRC50~55时:攻丝速度2~6m/min;材料硬度HRC56~60时:攻丝速度1~4m/min。

3 UH-CT硬质合金丝锥与精密攻丝机的组合

用UH-CT硬质合金丝锥加工高硬钢螺纹孔时,如丝锥与攻丝机组合不合理,会引起丝锥折断,导致模具报废或需要修复,给用户造成损失。YAMAWA公司销售的Microtap精密攻丝机具有防止丝锥折断的特殊功能,与UH-CT硬质合金丝锥组合使用非常有效。Microtap攻丝机具有实时检测自识别功能,一旦攻丝扭矩超过预先设定的最大控制扭矩,就会自动停机并反转退回。当因切屑咬入等原因导致瞬时攻丝扭矩增大时,只要预设的最大控制扭矩小于丝锥折断扭矩,即可避免丝锥折断。
用M8×1.25的UH-CT硬质合金丝锥加工SKD11(HRC60)模具钢螺纹孔时(除使用机床为:Microtap G16精密攻丝机;切削速度:2.5m/min外其它条件同图2)测得的扭矩曲线可知,最大切削扭矩为1020Ncm,平均扭矩约为700Ncm,此时排出的切屑细碎,攻丝顺畅,无异常噪音。如发生切屑咬入的情况,攻丝扭矩则会大幅度上升。UH-CT丝锥的最大攻丝扭矩一般为1000Ncm,折断扭矩约为4500Ncm,如果将最大控制扭矩设定为2000Ncm左右,就能有效防止丝锥折断。UH-CT硬质合金丝锥与Microtap精密攻丝机的组合能快速、可靠地完成高硬度钢模具的攻丝加工。
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