新型深孔鏜削刀具Dimple鏜桿

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:5042

  與外圓和端面加工相比較,內(nèi)孔鏜削容易產(chǎn)生各種故障。在加工過(guò)程中,刀片切削刃在孔內(nèi)部,肉眼無(wú)法觀察,因此不易查明故障起因,這將給操作者帶來(lái)諸多不便。

內(nèi)孔加工的主要故障是由顫振和排屑不良引起的加工表面質(zhì)量下降和刀具崩刃、折斷等。其中,顫振是重要的原因之一。顫振的產(chǎn)生緣于刀具伸出長(zhǎng)度與刀桿直徑之比(L/d)過(guò)大,刀具剛性不足。另外,鏜刀與鉆頭不同,鉆頭有兩個(gè)切削刃參加切削,是一種相對(duì)平衡的刀具,而鏜刀則是由一個(gè)切削刃參加切削,即所謂的單點(diǎn)切削刀具,因此受撓曲和扭轉(zhuǎn)性能的影響十分明顯,極易誘發(fā)顫振。

為了抑制顫振的產(chǎn)生,在實(shí)際生產(chǎn)中通常都采取如下一些措施:①盡可能縮短刀具伸出長(zhǎng)度;②降低切削速度;②加大進(jìn)給量,讓切削力轉(zhuǎn)移至軸向一側(cè);③使用大前角刀片或正前角刀片,以降低切削力;④減小刀尖圓弧R,以降低吃刀抗力;⑤在小切深加工時(shí),減小切削刃倒棱寬度,以保持良好的切入性能。

但以上措施均受到切削條件的制約,有時(shí)甚至?xí)m得其反,使消除顫振成為十分棘手的難題。如工件需要進(jìn)行深孔加工時(shí),鏜刀伸出長(zhǎng)度就無(wú)法縮短;降低切削速度便會(huì)降低加工效率;加大前角,容易產(chǎn)生崩刃;減小刀尖圓弧R,將使表面粗糙度惡化等。尤其在深孔、盲孔加工中,切屑很難從加工孔中排出,繼續(xù)切入,刀具極易崩刃或劃傷已加工表面。切屑堵塞嚴(yán)重時(shí),還可能導(dǎo)致刀具折斷。尤其在加工小直徑深孔時(shí),由于刀具與被加工材料間的余隙非常小,排屑更加困難,故障也會(huì)更多。

深孔鏜削加工的棘手問(wèn)題層出不窮,因此,用戶迫切希望工具廠家能開(kāi)發(fā)出高效率和高可靠性的鏜削工具。日本三菱綜合材料公司為滿足用戶的這種要求,最近開(kāi)發(fā)出一種防振性能優(yōu)異的dimple鏜桿,有鋼制整體式和硬質(zhì)合金制刀桿兩種類型,下面介紹其特點(diǎn)和切削效果。

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一、鋼制dimple鏜桿

1.特點(diǎn)

鋼制整體式dimple鏜桿在設(shè)計(jì)刀具形狀時(shí),著重考慮在保持良好剛性的前提下,盡可能減輕鏜削頭重量,從而大幅度提高消減振動(dòng)的阻尼性能。鋼制dimple鏜桿的特點(diǎn)如下:

(1)在鏜削頭背面加工有深窩,可減輕頭部的重量。
(2)截面形狀可抑制刀具變形,輕型鏜削頭可減輕顫振,伸出長(zhǎng)度達(dá)過(guò)去同類產(chǎn)品的5倍。
(3)兩個(gè)方向均有容屑槽,排屑性能良好。
(4)刀桿側(cè)面有激光打印的刻度,便于操作者參照應(yīng)用。
(5)刀體進(jìn)行過(guò)Ni基物質(zhì)涂層處理,呈銀白色,與過(guò)去的發(fā)黑處理相比,防銹性能和使用壽命均有較大提高。
(6)刀片有80°、55°及35°菱形、80°凸三角形、正方形、三角形等多種形狀,可滿足不同加工的需要。
(7)刀桿直徑有φ8~25mm六種規(guī)格,供80°菱形、三角形、凸三角刀片使用;φ10~20mm四種規(guī)格,供55°菱形刀片使用。
(8)刀片采用11°正前角,切削鋒利度優(yōu)異;斷屑槽采用MV型,排屑性能良好;此外,還有一種磨制的斷屑槽,可進(jìn)一步提高加工表面精度。
(9)刀片材料有硬質(zhì)合金、超高壓燒結(jié)體及各種涂層刀片,均已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

2.切削效果

(1)消減振動(dòng)及防止變形

用φ16mm刀桿的dimple鏜桿與原有的鏜桿在同等條件下加工L/d=5深孔時(shí),dimple鏜桿消減振動(dòng)效果提高21%。另外,由于dimple鏜削頭采用了最佳形狀配置,軸向力和徑向力沿著截面分配合理,與原有鏜桿相比,刀具變形量減少17%。

(2)斷屑效果

dimple鏜桿采用的MV型斷屑槽,是由球狀凹槽和另外兩個(gè)斜槽壁組合而成的新型斷屑槽結(jié)構(gòu),具有廣泛的切屑處理功能。切屑被分?jǐn)酁橛幸?guī)則的細(xì)小卷曲形狀,排屑流暢,且不會(huì)劃傷已加工孔的表面。

(3)加工實(shí)例

在切深0.5mm、進(jìn)給量0.1mm/r、切削速度80m/min、刀具伸出長(zhǎng)度L/d=5的條件下加工SCM440材料時(shí),其他公司的鏜桿易出現(xiàn)顫振,不少加工表面被劃傷,而dimple鏜桿卻可平穩(wěn)加工,加工表面質(zhì)量良好。如切削速度提高至160m/min、L/d=4,其他公司的鏜桿加工后,在加工面上會(huì)留下明顯的波紋狀顫振痕跡,而dimple鏜桿的加工面則非常光滑平整,精度仍可保持在極為優(yōu)異的水平上。

二、硬質(zhì)合金dimple鏜桿

1.特點(diǎn)

硬質(zhì)合金的彈性模量為鋼的3倍以上,因此,材料本身就具有良好的抗顫振性能。三菱綜合材料公司采用的硬質(zhì)合金比一般的硬質(zhì)合金具有更高的剛性,是一種防振性能良好的工具材料。此種鏜桿的頭部仍由鋼制作,柄部為硬質(zhì)合金,其結(jié)合形狀采用錐形結(jié)合方式。此種方式可提高兩者的結(jié)合強(qiáng)度。由于硬質(zhì)合金鏜桿剛性良好,其伸出長(zhǎng)度約為鋼制鏜桿的1.6~2倍。

硬質(zhì)合金dimple鏜桿供油孔的位置結(jié)構(gòu)可保證冷卻液直接流向切削刃,這一特點(diǎn)對(duì)于深孔加工極為重要。內(nèi)部供液效果可使切屑排出變得十分流暢,所用刀片可選80°菱形刀片或經(jīng)濟(jì)適用的三角形刀片。刀桿直徑有φ8~20mm共五種規(guī)格,其中兩種短柄(相當(dāng)于全長(zhǎng)的1/2、2/3)和三種標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度,可根據(jù)工件情況酌情選取。

2.加工效果

在切削速度80m/min、切深0.5mm、進(jìn)給量0.1mm/r、伸出長(zhǎng)度L/d=8的條件下,加工SCM440(185HB),其他公司同類鏜桿加工出的工件表面帶有明顯的顫振痕跡,而硬質(zhì)合金dimple鏜桿加工出的表面卻十分光滑,與車削痕跡類似。L/d=8的鏜削加工是一種非常困難的加工,硬質(zhì)合金dimple鏜桿由于具有良好的減振效果,因而在如此苛刻的條件下,仍能進(jìn)行高精度的穩(wěn)定切削。

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