合理選擇內(nèi)排屑深孔鉆刀片材料

發(fā)布日期:2012-11-18    蘭生客服中心    瀏覽:3433

    內(nèi)排屑深孔鉆分為單刃內(nèi)排屑和多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑深孔鉆。目前,國(guó)內(nèi)內(nèi)排屑深孔鉆刀片材料主要選用硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金的種類和牌號(hào)很多,除普通硬質(zhì)合金(YG類、YT類、YW 類)外,發(fā)展了許多新型硬質(zhì)合金,如細(xì)晶粒和超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金(YG6X、YD15)、表面涂層硬質(zhì)合金(YB120)、添加稀土元素的硬質(zhì)合金(YW1R)等等。國(guó)內(nèi)常用于內(nèi)排屑深孔鉆的刀片材料的牌號(hào)主要是YG8、YT15、YT798和YW1等。

圖1 錯(cuò)齒深孔鉆

  

    內(nèi)排屑深孔鉆對(duì)刀片材料的要求

    內(nèi)排屑深孔鉆削是在封閉或半封閉的狀況下進(jìn)行,切削熱不易傳散,排屑困難,工藝系統(tǒng)剛性差。當(dāng)鉆削中產(chǎn)生切屑不斷或排屑不暢引起堵塞時(shí),常會(huì)造成崩刃或扭斷鉆桿的事故;當(dāng)鉆削中產(chǎn)生冷卻液進(jìn)不到切削區(qū),造成冷卻潤(rùn)滑不良時(shí),會(huì)至使刀具溫度急劇上升,加速刀具磨損;隨著鉆孔的深度增加,刀具懸伸量增大,鉆削時(shí)的工藝系統(tǒng)剛性也隨之降低。所有這些,對(duì)合理選擇內(nèi)排屑深孔鉆刀具的刀片材料提出了一些特別的要求: 

    高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性和紅硬性 內(nèi)排屑深孔鉆鉆削時(shí)切削力大,切削溫度高,鉆削刀刃的磨料磨損、擴(kuò)散磨損乃至氧化磨損都較嚴(yán)重,尤其當(dāng)工件中存在一些硬質(zhì)化合物時(shí),磨損更加嚴(yán)重,所以要求刀具材料的硬度高于被加工材料的硬度,能在高溫下保持高的硬度,有好的耐磨性和耐用度。 

    抗沖擊性強(qiáng) 內(nèi)排屑深孔鉆鉆削時(shí)刀具易崩刃和扭斷,故刀片材料應(yīng)具有強(qiáng)的抗沖擊性。

內(nèi)排屑深孔鉆刀片材料的合理選擇

    同常規(guī)切削加工相似,對(duì)不同材料的鉆削,鉆頭刀片材料的選擇也有所不同。一般選擇原則如下: 

    鉆削普通碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼 

    對(duì)普通碳鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼的鉆削,切屑容易控制,是比較容易切削的材料。刀片材料牌號(hào)的選擇一般為:導(dǎo)向塊用YT15,鉆頭外刃刀齒用YT789,中間刀齒和中心刀齒用YT789或YG8。 

   鉆削高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼 

   高強(qiáng)度鋼和超高強(qiáng)度鋼深孔鉆削的加工難度較大,斷屑困難、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、生產(chǎn)效率低。一般應(yīng)選擇抗沖擊性能、耐磨性好的硬質(zhì)合金作鉆頭刀片。通常,導(dǎo)向塊、鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒均可選用YD15。 

    高溫鎳基合金 

    高溫鎳基合金切削時(shí)切削變形大,加工硬化傾向大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、加工表面質(zhì)量和精度不易保證。鉆頭刀片材料選用時(shí)的重點(diǎn)應(yīng)考慮刀具的耐磨性和耐用度。一般,導(dǎo)向塊選用YD15,鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒選用YD15、YG10H或643。 

    不銹鋼,沉淀不銹鋼 

    不銹鋼牌號(hào)有0Cr17Ni4Cu4Nb、2Cr13、3Cr13、4Cr13、1Cr18Ni9Ti等,其切削變形大、切削力大、切削溫度高、刀具磨損快、加工硬化使加工孔的精度和粗糙度變差。選用刀片牌號(hào)時(shí)主要考慮抗彎強(qiáng)度和耐磨性,通常,導(dǎo)向塊選用YG8,鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒可選用YG8、YW1或813。 

    鈦合金(如牌號(hào)為TC4、TC6、TC11) 

    鈦合金切削時(shí)的特點(diǎn)表現(xiàn)為變形系數(shù)小,切削溫度高、加工表面生成硬脆變質(zhì)層、粘刀現(xiàn)象嚴(yán)重。另外,鈦合金在高溫下會(huì)和YT類硬質(zhì)合金起化學(xué)反應(yīng),從而發(fā)生粘接磨損和化學(xué)磨損。因此,在鈦合金上進(jìn)行深孔鉆削時(shí),主要選用YG類硬質(zhì)合金作刀片材料。一般,導(dǎo)向塊、鉆頭外刃刀齒、中間刀齒和中心刀齒均可選用YG8或YD15。

    鉆削試驗(yàn)效果分析

    高溫鎳基合金鉆削試驗(yàn)采用單刃內(nèi)排屑深孔鉆頭對(duì)N901高溫鎳基合金進(jìn)行鉆削試驗(yàn),刀齒材料分別選用牌號(hào)為YD15、YG10H或643硬質(zhì)合金。試驗(yàn)表明,在合理的切削用量范圍內(nèi),可得光亮的C形屑和螺旋卷屑,刀具耐用度較高,孔徑尺寸穩(wěn)定,變化量小,加工精度為IT9~I(xiàn)T10級(jí),粗糙度為Ra。3.2~6.3µm,直線度誤差在0.02mm內(nèi)。 

    沉淀不銹鋼鉆削試驗(yàn) 

    采用多刃錯(cuò)齒內(nèi)排屑深孔鉆頭,結(jié)構(gòu)如圖1所示,刀齒材料分別選用YG8、YW1或813,對(duì)0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀不銹鋼進(jìn)行深孔鉆削試驗(yàn),結(jié)果表明,只要刀具的幾何角度、切削用量選擇合理,可得到較理想的鉆削效果,例如:當(dāng)進(jìn)給量為0.08~0.12mm/r,切削速度為45~60m/min時(shí),可得光亮的C形屑和螺旋卷屑,刀具耐用度較高,孔徑尺寸穩(wěn)定,變化量小,加工精度為IT9~I(xiàn)T10級(jí),粗糙度Ra=3.2~6.3µm,直線度誤差在0.02mm內(nèi)。 

    圖2 內(nèi)排屑深孔鉆

   

    鈦合金鉆削試驗(yàn) 

   鉆削TC4鈦合金,選用YG類硬質(zhì)合金(YG8 或YD15),鉆頭結(jié)構(gòu)如圖2所示,關(guān)鍵是刀具幾何角度的優(yōu)化,在合理的幾何角度下,可以確定合理的切削用量范圍,當(dāng)進(jìn)給量為0.12~0.16mm/r,切削速度為30~40m/min時(shí),鉆削效果最為理想,鉆頭耐用度較好,孔徑尺寸一致性好,工件加工質(zhì)量穩(wěn)定,尺寸精度可達(dá)IT9~I(xiàn)T11級(jí),加工表面粗糙度Ra=3.2~6.3µm。由于加工過(guò)程平穩(wěn),鉆頭徑向力變化不大,導(dǎo)向可靠,消除了深孔鉆削中最常出現(xiàn)的螺旋溝現(xiàn)象,減少了孔軸心線的偏斜,保證了深孔的加工質(zhì)量。

    結(jié)語(yǔ)

    合理選擇內(nèi)排屑深孔鉆刀片材料是保證深孔鉆削順利進(jìn)行和提高刀具耐用度的主要工藝措施之一,是影響加工精度,提高生產(chǎn)率的重要因素。 

深孔鉆刀片材料主要取決于被加工材料的性能,不同的被加工材料應(yīng)選用相應(yīng)的硬質(zhì)合金。 

對(duì)難加工材料的深孔鉆削盡量選擇強(qiáng)度、抗沖擊性及耐磨性好的刀片材料如YG8、YD15。

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