高速深孔钻头及加工案例

发布日期:2012-10-29    兰生客服中心    浏览:5643

  钢材进行高效深孔加工的加长油孔钻,类似于曲轴斜孔加工这种对钢材进行深孔加工的工艺,可以说是孔加工中最困准的。近年来,随着高速加工的发展,刀具的硬度也大幅提高,但是在这样的深孔加工中,即使是高硬度钻头也容易发生崩刃、排屑堵塞等是使加工不稳定的因素。因此,厂商大多使用的是低进给速度的枪钻,或是使用高速钢加长钻头进行阶梯式加工。

  一、OSG高速深孔加工钻头

  针对这种情况,OSG新推出了对于高速深孔加工具有革命性意义的FTO-GDXL,它的特征和外观如图1所示:

图1FTO-GDXL的外观

图2FTO-GDXL的切削槽,横刃形状

  FTO-GDXL碳素钢加工条件:

  尺寸:Ø6mm,切削材料:高炭钢S50C

  切削速度:90m/min:进给速度:0.2~0.5mm/r

  孔深:120mm盲孔(20×D)

  加工机械:卧式M/CBT50

  切削油:水溶性切削油

  空气压力:7MPa

  导孔尺寸:Ø6.1前角140°,导孔深:6mm

  它的特征是可生成细小切屑,并且拥有能顺畅排屑的螺旋槽。螺旋槽的形状和横刃共同作用将切屑切碎。而且,螺旋槽有足够的空间将切屑顺畅排出。

图4 FTO-GDXL和传统型加工方法的加工效率对比图

  此外,关于刀具的材质,由于钻头的切入量很长,容易发生崩刃等情况,所以采用了粉末高速钢中特别耐崩损的高级材料作为刀具的材质。TiAlN的涂层表面与以往的涂层相比,提高了光滑性,以利于顺利排屑。

  二、高碳钢的加工案例

  同传统的加工方法比较,加工效率、加工负荷、寿命等如下所示。加工条件如图3所示。需要注意的是,使用此款钻头时,导孔是必要的。

  由于刀具的悬臂很长,如果没有导孔的话.钻头的切入部分会产生震动,孔的入口直径会变大,当然寿命也会降低所。所以最适合的加工条件如图3,即先用短刃型硬制合金钻头进行导孔加工。

  导孔的直径为钻头直径+0.02mm~0.1mm以下.前角应等于或大于钻头的尺寸这样钻头可以从中心部开始切入,不论是寿命、精度还是安定性都比较好。

  跟传统的深孔加工中被广泛使用的枪钻或高速钢加长型钻头相比,FTO-GDXL的加工效率最高是枪钻的6.5倍,是高速钢加长钻的15倍。

图5FTO-GDXL的切削抗力图

  图5是用FTO-GDXL进行加工时的切削抗力图,如图所示,在高进给的情况下图形平稳,随着孔深的增加,切削抗力并没有增加。而且排屑顺畅,并无堵塞现象。

  图6表示的是进给量依次增加时的寿命。

图6各种条件下的寿命

图7FTO-GDXL加工时的孔径扩大量推移图

  图片是加工第10个孔时的断面图(V=90m/min、f=0.2mm/r)

  图8FTO-GDXL加工的孔壁光洁度

  即使是20倍直径的深孔加工,不论在何种加工条件下,加工孔数都在800孔以上(切削长度97m以上),这是史无前例的高效率、长寿命加工案例。刀具寿命判断标准VBM为0.3。

  加工过程中的孔径推移如图7所示,孔壁光洁度如图8所示。

  关于孔的扩大量,孔口0.01mm以下、中间0.003mm~0.007mm、孔底0mm~0.004mm,这样的扩大量是非常小的。孔壁光洁度也很好,只有Ry3.50µm~Ry7.40µm,我们可以看到,用FTO-GDXL进行的是排屑顺畅、没有震动的切削加工。

  像这样用加长钻头进行孔加工时,孔的垂直度是一个问题。对于这个问题,如图9所示,用FTO-GDXL加工的孔从孔口到孔底的垂直度极高。

  加工材质SCM415H非常易粘结,容易排屑堵塞,但FTO-GDXL加工时30倍直径一气呵成。加工条件如图10所示。

  像以上的加工条件.传统型枪钻加工一个孔的加工时间为1分30秒以上.如果用FTO-GDXL的话只需要19 秒。主轴负担也很稳定,如图11所示,像这样易黏结的材料,切屑也很细小。

  SCM415H、30倍直径的加工条件:

  尺寸:Ø5mm,切削材料:SCM415H

  切削速度:60m/min,进给速度:0.3mm/r

  孔深:150mm盲孔、实际加工孔深140mm(28×D)

  阶段式加工:无

  机械:卧式M/CBT40

  切削油:水溶性

  空气压力:3MPa

  导孔尺寸:Ø5.1硬质合金钻头、深度10mm

  ☆低转速插入导孔,插入后待转速达到指定转速再开始加工。加工后再降为低转速。

  三、MQL的加工案例

  近年来、由于环保问题的备受关注,切削加工现场为了极力减少废弃物,越来越青睐半干式加工。其中汽车制造业对MQL加工也很关注,FTO-GDXL也能很好的进行MQL加工。下面介绍它的加工案例。

  汽车制造业中,曲轴、缸体、缸盖等发动机主要的部件加工都开始采用MQL加工。这其中、曲轴上的油孔大多为10~20倍直径的深孔加工。如果用传统的加工方法进行加工,加工时间、刀具寿命、稳定性都是加工难点。

  由于以上介绍的部件加工非常困难,所以主要使用的是之前介绍的枪钻和高速钢加长钻头。像这样的材质硬度高、难加工部件,可以用FTO-GDXL来进行半干式加工了。

  对S50C进行MQL加工的加工案例。首先加工条件如图12所示。

图11SCM415H切屑图片

  S50C的加工条件:

  尺寸:Ø6mm、切削材料:高炭钢S50C

  切削速度:90m/min、切削量:0.2mm/r

  孔深:100mm通孔(17×D)

  机械:卧式M/CHSK63A

  切削油:MQL

  喷雾给压:0.4MPa

  喷雾供给量:50cc/h

  导孔尺寸:Ø6.05钻头前角15°

  导孔深度:6mm

图13S50CMQL加工的切削耐久性

  切削寿命如图13所示,并且钻头可以进行再研磨、再使用。所以再研磨性能也是决定产品价格的重要指标之一。图13是新品、再研磨、再涂层的寿命的比较图。

  如上图所示,即使是MQL加工、切削长度100m、还可继续进行加工,它的寿命是非常好的。并且,经过再研磨、再涂层后,还可获得跟新品同样的切削长度。

  如以上所介绍的,FTO-GDXL是可以进行高难度加工的高速深孔加工用钻头。最近、加工材质除了以上介绍的S50C、SCM415H以外,还有FC250、SCM440、SCM420H、SCr420H、SNCM439等材质,甚至是对于加工难度很大的SUS420J2、15-5PH、SKD11(未处理过)也可以进行10~30倍直径的无停顿一次成孔加工。实际的加工条件如图14所示。

图14各种加工材质的加工条件

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