加工高硬度模具用UH-CT硬质合金丝锥
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图1 UH-CT硬质合金丝锥
表1 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)
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硬质合金丝锥的外观见图1,其的主要特点列于表1。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为加工铸铁用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。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个孔时UH-CT丝锥切入部分的磨损状态见图3,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。
加工条件:丝锥尺寸:M8×1.25;加工材料:SKD11钢模具(HRC60);底孔直径:Ø6.9mm×16mm通孔;加工长度:16mm;使用机床:高刚性CNC攻丝机;切削速度:1.5m/min(60r/min);切削液:非水溶性油(含极压添加剂)
图2 N-CT-FC与UH-CT丝锥加工对比

图3 加工60个孔时UH-CT丝锥切入部分的磨损状态

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。

图4 Microtap精密攻丝机

图6 SKD11(60HRC)工件材料的切屑形状

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(见图4)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。
加工条件:丝锥尺寸:M8×1.25;加工材料:SKD11钢模具(HRC60);底孔直径:Ø6.9mm;加工长度:16mm;使用机床:Microtap G16攻丝机;切削速度:2.5m/min(60r/min);切削液:非水溶性油(含极压添加剂)
图5 攻丝扭距曲线图
图5为用M8×1.25的UH-CT硬质合金丝锥加工SKD11(HRC60)模具钢螺纹孔时测得的扭矩曲线图。由图可知,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。
本文作者:廖先富(译)
原载:《工具展望》2007年第5期
上载于:2008-9-12 9:55:08

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