高速深孔鉆頭及加工案例
發布日期:2012-10-29 蘭生客服中心 瀏覽:5924
鋼材進行高效深孔加工的加長油孔鉆,類似于曲軸斜孔加工這種對鋼材進行深孔加工的工藝,可以說是孔加工中最困準的。近年來,隨著高速加工的發展,刀具的硬度也大幅提高,但是在這樣的深孔加工中,即使是高硬度鉆頭也容易發生崩刃、排屑堵塞等是使加工不穩定的因素。因此,廠商大多使用的是低進給速度的槍鉆,或是使用高速鋼加長鉆頭進行階梯式加工。
一、OSG高速深孔加工鉆頭
針對這種情況,OSG新推出了對于高速深孔加工具有革命性意義的FTO-GDXL,它的特征和外觀如圖1所示:
圖1FTO-GDXL的外觀
圖2FTO-GDXL的切削槽,橫刃形狀
FTO-GDXL碳素鋼加工條件:
尺寸:Ø6mm,切削材料:高炭鋼S50C
切削速度:90m/min:進給速度:0.2~0.5mm/r
孔深:120mm盲孔(20×D)
加工機械:臥式M/CBT50
切削油:水溶性切削油
空氣壓力:7MPa
導孔尺寸:Ø6.1前角140°,導孔深:6mm
它的特征是可生成細小切屑,并且擁有能順暢排屑的螺旋槽。螺旋槽的形狀和橫刃共同作用將切屑切碎。而且,螺旋槽有足夠的空間將切屑順暢排出。
圖4 FTO-GDXL和傳統型加工方法的加工效率對比圖
此外,關于刀具的材質,由于鉆頭的切入量很長,容易發生崩刃等情況,所以采用了粉末高速鋼中特別耐崩損的高級材料作為刀具的材質。TiAlN的涂層表面與以往的涂層相比,提高了光滑性,以利于順利排屑。
二、高碳鋼的加工案例
同傳統的加工方法比較,加工效率、加工負荷、壽命等如下所示。加工條件如圖3所示。需要注意的是,使用此款鉆頭時,導孔是必要的。
由于刀具的懸臂很長,如果沒有導孔的話.鉆頭的切入部分會產生震動,孔的入口直徑會變大,當然壽命也會降低所。所以最適合的加工條件如圖3,即先用短刃型硬制合金鉆頭進行導孔加工。
導孔的直徑為鉆頭直徑+0.02mm~0.1mm以下.前角應等于或大于鉆頭的尺寸這樣鉆頭可以從中心部開始切入,不論是壽命、精度還是安定性都比較好。
跟傳統的深孔加工中被廣泛使用的槍鉆或高速鋼加長型鉆頭相比,FTO-GDXL的加工效率最高是槍鉆的6.5倍,是高速鋼加長鉆的15倍。
圖5FTO-GDXL的切削抗力圖
圖5是用FTO-GDXL進行加工時的切削抗力圖,如圖所示,在高進給的情況下圖形平穩,隨著孔深的增加,切削抗力并沒有增加。而且排屑順暢,并無堵塞現象。
圖6表示的是進給量依次增加時的壽命。
圖6各種條件下的壽命
圖7FTO-GDXL加工時的孔徑擴大量推移圖
圖片是加工第10個孔時的斷面圖(V=90m/min、f=0.2mm/r)
圖8FTO-GDXL加工的孔壁光潔度
即使是20倍直徑的深孔加工,不論在何種加工條件下,加工孔數都在800孔以上(切削長度97m以上),這是史無前例的高效率、長壽命加工案例。刀具壽命判斷標準VBM為0.3。
加工過程中的孔徑推移如圖7所示,孔壁光潔度如圖8所示。
關于孔的擴大量,孔口0.01mm以下、中間0.003mm~0.007mm、孔底0mm~0.004mm,這樣的擴大量是非常小的?妆诠鉂嵍纫埠芎,只有Ry3.50µm~Ry7.40µm,我們可以看到,用FTO-GDXL進行的是排屑順暢、沒有震動的切削加工。
像這樣用加長鉆頭進行孔加工時,孔的垂直度是一個問題。對于這個問題,如圖9所示,用FTO-GDXL加工的孔從孔口到孔底的垂直度極高。
加工材質SCM415H非常易粘結,容易排屑堵塞,但FTO-GDXL加工時30倍直徑一氣呵成。加工條件如圖10所示。
像以上的加工條件.傳統型槍鉆加工一個孔的加工時間為1分30秒以上.如果用FTO-GDXL的話只需要19 秒。主軸負擔也很穩定,如圖11所示,像這樣易黏結的材料,切屑也很細小。
SCM415H、30倍直徑的加工條件:
尺寸:Ø5mm,切削材料:SCM415H
切削速度:60m/min,進給速度:0.3mm/r
孔深:150mm盲孔、實際加工孔深140mm(28×D)
階段式加工:無
機械:臥式M/CBT40
切削油:水溶性
空氣壓力:3MPa
導孔尺寸:Ø5.1硬質合金鉆頭、深度10mm
☆低轉速插入導孔,插入后待轉速達到指定轉速再開始加工。加工后再降為低轉速。
三、MQL的加工案例
近年來、由于環保問題的備受關注,切削加工現場為了極力減少廢棄物,越來越青睞半干式加工。其中汽車制造業對MQL加工也很關注,FTO-GDXL也能很好的進行MQL加工。下面介紹它的加工案例。
汽車制造業中,曲軸、缸體、缸蓋等發動機主要的部件加工都開始采用MQL加工。這其中、曲軸上的油孔大多為10~20倍直徑的深孔加工。如果用傳統的加工方法進行加工,加工時間、刀具壽命、穩定性都是加工難點。
由于以上介紹的部件加工非常困難,所以主要使用的是之前介紹的槍鉆和高速鋼加長鉆頭。像這樣的材質硬度高、難加工部件,可以用FTO-GDXL來進行半干式加工了。
對S50C進行MQL加工的加工案例。首先加工條件如圖12所示。
圖11SCM415H切屑圖片
S50C的加工條件:
尺寸:Ø6mm、切削材料:高炭鋼S50C
切削速度:90m/min、切削量:0.2mm/r
孔深:100mm通孔(17×D)
機械:臥式M/CHSK63A
切削油:MQL
噴霧給壓:0.4MPa
噴霧供給量:50cc/h
導孔尺寸:Ø6.05鉆頭前角15°
導孔深度:6mm
圖13S50CMQL加工的切削耐久性
切削壽命如圖13所示,并且鉆頭可以進行再研磨、再使用。所以再研磨性能也是決定產品價格的重要指標之一。圖13是新品、再研磨、再涂層的壽命的比較圖。
如上圖所示,即使是MQL加工、切削長度100m、還可繼續進行加工,它的壽命是非常好的。并且,經過再研磨、再涂層后,還可獲得跟新品同樣的切削長度。
如以上所介紹的,FTO-GDXL是可以進行高難度加工的高速深孔加工用鉆頭。最近、加工材質除了以上介紹的S50C、SCM415H以外,還有FC250、SCM440、SCM420H、SCr420H、SNCM439等材質,甚至是對于加工難度很大的SUS420J2、15-5PH、SKD11(未處理過)也可以進行10~30倍直徑的無停頓一次成孔加工。實際的加工條件如圖14所示。
圖14各種加工材質的加工條件
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