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可在新用途中代替EDM的硬切削工艺

2019-08-12 00:00760

过去十年中,切削刀具和加工中心技术的发展,为加工硬质材料(硬度≥55 Rc)制成的、具有复杂外形和几何形状的部件进行铣削加工提供了机会,而这以前是要通过电火花加工(EDM)完成的。虽然对复杂的外形来说,电火花是精确度最高的一种制造工艺,但还是会出现一些不如意的问题。例如,由于电极磨损,生产一个普通部件需要4~5个电极。

通过对机床进行合适的设置,可采用s 硬质合金螺纹铣刀对硬质材料进行攻丝,而这以前是通过EDM完成的。

PCBN嵌件(此处显示的是用于多方位车削加工的嵌件)可帮助企业对硬质材料进行剖面测量和开槽。

经过涂覆的硬质合金立铣刀,其对硬质材料的铣削能力得到提高。

现在可加工硬质部件(如环衬),从而在外径或内径处生成螺纹,也可进行开槽。

在过去十年中,新型切削刀具和加工中心技术的发展,为加工硬质材料(硬度≥55 Rc)制成的、具有复杂外形和几何形状的部件进行铣削加工大开方便之门,而这以前是要通过电火花加工(EDM)完成的。虽然对复杂的外形来说,电火花是精确度最高的一种制造工艺,但还是会出现一些不如意的问题。

例如,生产一个普通部件需要4?5个易磨损的电极。虽然当电极出现磨损时能对重磨,但由于该过程不在机床上进行,因此费时且耗费成本。电火花加工由于采用流体介质和水,因此会变得混乱,并引发环境问题。与机械加工相比,EDM总体而言是一种费时的工艺。

在过去,产品制造商并没有太多的选择。而目前的机床刀具则能在较高的进给速度下,按复杂的刀具轨径运行。当这些机床与硬质合金立铣刀(如Seco为了对淬硬钢进行高进给铣削而开发的Jabro JHF180)配合使用时,车间可采用高进给方法生成部件外形,而这以前只能通过EDM实现。许多加工硬质材料的车间发现,他们现在能选择生产并予以实施。

如今,硬切削领域真正令人兴奋的事情是硬攻丝技术的发展。硬质材料通常很难生产螺纹,特别是优质材料。对于硬度在55 Rc以上的加工材料(铸铁或钢),Seco刀具公司已觅得通过采用其经过涂覆的硬质合金螺纹铣刀,生成具有多种牙型的优质螺纹的新方法。例如,使用EDM技术时,需要1~1.5小时才能生成10 × 24的螺纹。而新型螺纹铣刀可在约45秒内生成螺纹,并具有更好的表面质量和尺寸控制。

铣螺纹时,严格的设置和尽量减少径向跳动是很重要的,而这是主要依赖于夹紧方法。在这些用途中,热缩加工可使部件具有最高的同心度和最低的总径向跳动水平。

硬攻丝的关键在于使用经过涂覆的硬质合金或聚晶立方氮化硼(PCBN)嵌件—。立方氮化硼是一种烧结产品,采用一种已知的最软材料--六角氮化硼制成。这种柔软的白色粉末可承受模具和铁砧的反应/合成加工过程中的高温高压,产生立方氮化硼。其硬度在人类已知的物质排第2位。

新开发的PVD涂层采用Ti(Si)N等先进材料,改善了PCBN嵌件的性能。而这是在通过使刀刃在较长时间内保持锋利而实现的。涂层通过降低摩擦系数而改善耐磨性,从而减少切削刃产生的热量。它们可提高表面的润滑性,更快地排除碎屑,并提高加工速度。涂层还有助于防止由于工件与刀具产生化学反应,而在切削刃边缘产生的粘屑。

Secomax是包含各种牌号的系列高性能切削刀具(采用PCBN制成)。这些牌号的刀具被专门用于加工淬硬钢、珠光体铸铁、硬铁和高温合金。虽然PCBN刀具的成本比常规刀具高出10~20倍,但研究表明,其整体生产效率和刀具寿命比常规刀具高出10~300倍。

使用PCBN嵌件的另一项优势,在于可用硬车削代替磨削。更灵活和更迅速地更换刀具,以及较长的刀具寿命,都有助于降低加工成本、提高生产效率和提高部件质量,这远远抵销了PCBN刀具的初始成本。

近日,Seco实现了新突破。该公司开发了一种能对硬质材料进行单点攻丝的新工艺,而此前这需要用EDM工艺完成。该工艺可在几乎所有外径位置和直径2.5英寸的内径中生成螺纹。通过在淬硬钢制成的轴承套圈衬板(硬度为65 Rc)上采用硬攻丝方法,采用单点Acme CBN嵌件,对部件先后进行车削和攻丝——所有操作均在同一机床上完成。而在过去要采用磨床(成本明显高于数控车床)和EDM 机床进行机械加工,加工时间为1~1.5小时。而硬攻丝则需要3~4分钟。

而且,硬攻丝不局限于直径较大的部件。对于较小尺寸的部件,Seco首先采用JHF180硬质合金立铣刀,利用圆弧插补过程开孔。此后,用标准硬质合金螺纹铣刀生成10~24条直径在0.150英寸以上的螺纹。采用标准刀具时,该技术可成功用于加工硬度为70 Rc的材料,并需要安装一台坚固耐用的机床。

通过在同一设备上将螺旋插补与攻丝过程相结合,可在1分钟内生成1个2英寸深的孔,虽然40秒内进行攻丝。若用EDM加工相同部件,将花费1.5小时,并至少耗费3个电极。

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