用于高硬度、高精度孔加工的MEGA钻铰HARD刀具
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为了高效加工高硬度、高精度孔,德国密勒公司开发了MEGA钻铰HARD刀具。由于对刀具基体材料、涂层、切削刃形状三要素进行了最佳匹配组合设计,有效解决了高硬度、高精度孔的高效加工难题,使其成为一种具有划时代意义的切削刀具。

图1 MEGA钻铰HARD刀具外观照片

图2 MxF涂层的特性

图3 MEGA钻铰HARD刀具的切削刃形状

图4 用作铰刀的加工实例

1.开发目的

对于淬硬材料(HRC50~62)的高精度孔加工,通常先利用电火花或高硬度硬质合金钻头进行粗加工;然后用立铣刀、镗刀进行半精加工,修正孔的弯曲度和孔径尺寸;然后进行坐标磨削精加工,再进行热处理;最后用高硬度硬质合金铰刀完成精加工。这种加工方法工序繁杂,加工效率低,需要花费大量时间;此外,加工高硬度、高精度孔时,由于钻头、铰刀等刀具寿命很短,各工序使用的刀具数量很多,大幅增加了工具费用。为了高效加工高硬度、高精度孔,德国密勒公司开发了MEGA钻铰HARD刀具(见图1)。由于对刀具基体材料、涂层、切削刃形状三要素进行了最佳匹配组合设计,有效解决了高硬度、高精度孔的高效加工难题,使其成为一种具有划时代意义的切削刀具。

2.基体材料

MEGA钻铰HARD刀具使用了强度与硬度均衡、在抗破损、耐磨性能方面具有很高可靠性、适合高硬度材料加工的优质硬质合金作为基体材料(材料特性见表1)。
分类粒度
(µm)
WC含量
(wt%)
Co含量
(wt%)
TiC+
TaNbC含量
(wt%)
抗弯强度
(GPa)
硬度
(HRA)
密度
(g/cm2)
超细晶粒硬质合金0.889.7100.34.292.014.5

3.涂层材料

MEGA钻铰HARD刀具采用了组织均匀性与高结合强度兼备的MxF涂层(TiAlN系),其特性见图2。该涂层的表面硬度极高,在提高了耐热性和耐磨性的同时,还具有非常优良的表面润滑性能,可大幅减小摩擦系数,在3倍直径深孔的加工中,表现出优异的抑制粘刀性能,排屑顺畅。

4.切削刃形状

MEGA钻铰HARD刀具的切削刃形状十分独特(见图3),由8条切削刃构成,其中钻头有2条切削刃,铰刀有2条粗切削刃、2条半精切削刃和2条精切削刃。钻头在进行钻孔的同时,铰刀的各切削刃一边断屑一边精铰,能一次性完成高精度孔的加工。

5.刀具特点

MFGA钻铰HARD刀具是一种在高精度、高刚性机床和工具系统上使用、采用湿式切削方式、能一次完成高硬度(HRC50~62)、高精度(孔径尺寸、直线度、孔间距、3S表面粗糙度等)孔精加工的刀具。但是,如果机床刚性和精度存在问题,或对孔间距精度要求严格,发现刀尖出现磨损时,则推荐在加工前先打135°~140°的中心孔。MEGA钻铰HARD刀具除可用于钻铰复合加工外,也可作为单独的钻孔或铰孔刀具用。图4为用作铰刀的加工实例。
使用MEGA钻铰HARD刀具,能减少高硬度、高精度孔的加工工序,缩短加工时间,无需换刀,减少刀具数量,大幅度降低加工成本。

6.切削加工性能

图5为用MEGA钻铰HARD刀具在SKD11(HRC60)材料上加工20mm深的盲孔的实例,基准切削条件见表2。加工时,使用高精度立式加工中心和高精度、高刚性的BT40工具系统,用AA级精度的弹簧夹头夹持刀具,可将孔径精度控制在0.01mm以内。采用水溶性切削液(稀释10倍)进行外部冷却,刀具直径为8.0mm,可加工50个孔(每孔加工时间90秒)。
中心孔140°;切削速度:15m/min;进给量0.05mm/r;步进量:1mm;加工数:30个孔
图5 加工实例
表2 基准切削条件
工件材料SKD61-SKT(HRC50-55)SKD11-SKT(HRC56-62)
切削速度20-25m/min15-20m/min
刃部直径
(mm)
转速
(r/min)
进给量
(mm/r)
步进量
(mm)
铰余量(mm)转速
(r/min)
进给量
(mm/r)
步进量
(mm)
铰余量(mm)
4.015900.03-0.041-3
本文作者:廖先富(译)
原载:《工具展望》2009年第1期
上载于:2010-7-7 8:57:22

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