成都AG8亚洲集团新材料有限AG8亚洲产品---鏜刀篇

   切削加工中孔加工刀具是機械加工重要的一部分,其中包括鑽頭、擴孔鑽、鏜刀、鉸刀和內表麵拉刀等。和其它機械加工相比,鏜孔加工是屬一種較難的加工。它隻靠調節一枚刀片(或刀片座)要加工出像H7、H6這樣的微米級的孔。

   鏜刀是鏜削刀具的一種,常用場合就是內孔加工,擴孔,內孔仿形等。有一個或兩個切削部分、專門用於對已有的孔進行粗加工、半精加工或精加工的刀具。鏜刀可在、或上使用。

單刃鏜刀切削部分的形狀與車刀相似。為了使孔獲得高的尺寸精度,微調鏜刀可以在機床上精確地調節鏜孔尺寸,它有一個精密遊標刻線的指示盤,指示盤同裝有鏜刀頭的心杆組成一對精密絲杆螺母副機構。當轉動螺母時,裝有刀頭的心杆即可沿定向鍵作直線移動,借助遊標刻度讀數精度可達 0.001毫米。

    雙刃鏜刀有兩個分布在中心兩側同時切削的刀齒,由於切削時產生的徑向力互相平衡,可加大切削用量,生產效率高。雙刃鏜刀按刀片在鏜杆上浮動與否分為浮動鏜刀和定裝鏜刀。浮動鏜刀適用於孔的精加工。它實際上相當於鉸刀,能鏜削出尺寸精度高和表麵光潔的孔。

鏜刀的選擇

鏜孔加工的特點

1).刀具轉動:在加工中心加工時刀具轉動,鏜刀具有微調機構或自動補償機能,可根據公差要求進行微米級調節,由於切屑的流出方向在不斷地改變,所以刀尖、工件的冷卻以及切屑的排出都要比車床加工時難。

2)、刀具的顛振:

(1)工具係統的剛性影響:包括刀柄、鏜杆、以及中間連接部分的剛性。因為是懸臂加工所以特別是小孔、深孔及硬質工件的加工時,工具係統的剛性尤為重要。

(2)刀具係統的動平衡影響:相對於刀具係統的轉動軸心,刀具自身如有不平衡質量,在轉動時因離心力作用而導致顛振的發生。特別是在高速加工時刀具的動平衡性所產生影響很大。

(3)工件自身或工件的固定剛性:一些較小、較薄的部件由於其自身的剛性不足,或由於工件形狀等原因無法使用合理的夾具進行充分的固定。

(4)刀片的刀尖形狀影響:刀片的前角、刀尖半徑、斷屑槽形狀的不同所產生的切削抗力也不同。

(5)切削條件影響:包括切削速度、進給量、進刀量以及給切削油方式及種類等。

(6)機器的主軸係統影響:機器主軸自身的剛性、軸承及齒輪的性能以及主軸和刀柄之間的連接剛性。

3).刀具的裝夾

  在鏜削孔時,最重要的是正確裝夾刀具。刀具的中心高是導致刀具失效的重要因素。

(1)切削刃相對於工件的主後角減小,導致刀具的後刀麵與工件接觸,使刀片與工件之間發生摩擦,當刀片旋轉時,這種摩擦進一步會使刀尖發生偏離,導致刀具更深地切入工件。增大前角,可減小前刀麵擠壓切削層時的塑性變形,減小切屑流經前麵的摩擦阻力,從而減小切削力和切削熱。但增大前角,同時會降低切削刃的強度,減小刀頭的散熱體積。

(2)當刀具後角減小時,刀片相對於工件的前角也增大,從而引起刀具刮削工件,引起刀具振動並損壞刀具。這種情況在鏜削小孔時更為嚴重。

    為此刀具安裝應略高於中心高(但應盡可能接近中心高)。這樣可使刀具相對於工件的法向後角增大,切削條件得到改善,如果加工時產生振動,刀尖會向下和向中心偏斜,從而接近理想的中心高。刀具也可輕微地退出,減小削傷工件的可能性。刀具前角減小,可穩定工作壓力。如果前角減小到0°,就會產生太大的工作壓力,導致刀具失效,所以應選取正前角的鏜刀。

4.切屑的排出

    加工時,由於刀具在孔內,切削液很難到達切削刃,造成切屑排出困難,影響刀具壽命。

鏜孔刀具的選擇受到零件孔徑和長度(孔的深度及懸伸)的極大限製。一般原則是選擇最短懸伸和盡可能大的刀具尺寸。選擇正確的刀具並正確地應用和可靠地夾緊,可將刀具偏斜和振動減至最小。

 

    當刀具正在進行切削時,切向切削力和徑向切削力試圖使刀具偏離工件。任何徑向偏斜都意味著切削深度以及切屑厚度降低,這會引起振動趨勢。徑向偏斜影響已加工孔直徑,切向偏斜意味著刀片切削刃向下移動,偏離中心線。鏜削時必須考慮的因素有:刀片槽形,排屑問題,刀具要求。

    鏜削刀具的主偏角影響軸向和徑向力的方向和大小。刀尖半徑和刀尖角對於降低徑向力和切向力非常重要。選擇刀尖半徑的經驗是刀尖半徑應稍小於切削深度。在內孔車削中,最好使用正前角基本形狀刀片,它比使用負前角刀具產生的切削力低。能降低切削力如選擇低摩擦係數的金屬陶瓷刀片、薄塗層刀片或非塗層刀片一般比厚塗層刀片產生的切削力低,可優先選用。

    在內孔加工過程中排屑對工序的性能和安全至關重要。過短的鐵屑在加工過程中會消耗較高的功率,並會增加振動和產生刀片月牙窪磨損。較長的鐵屑會引起排屑問題。較短的螺旋形切屑是切削中理想的切屑形狀,這樣的切屑比較容易排出,在斷屑過程中不會對切削刃造成大的壓力。

離心力迫使切屑外移,通常切屑會留在孔內,然後刀具會將切屑壓到已加工表麵上,進而損壞零件和刀具。因此需通過一係列措施,提高排屑性能途徑如下:使用內部切削液有助於排屑或使用壓縮空氣利用通孔將切屑通過主軸吹出。倒置鏜削,以使切屑遠離切削刃。降低切削速度。使用小切削頭,使容屑空間最大。

    內孔加工刀具選擇遵守如下原則:a、在確保在鏜杆和孔之間留有足夠的排屑空間前提下選擇盡可能大的鏜杆直徑。b、確保與切削參數和切屑形狀相適應,以保證順暢排屑。c、確保鏜杆長度選擇盡可能小的懸伸。夾緊長度不得小於三倍鏜杆直徑。d、選擇>75°盡量接近90°接近90度的主偏角,>75度,使切削力朝向鏜杆。c、選擇刀片正前角基本形狀和正前角刀片槽形,以便刀具偏斜最小。d、選擇刀尖半徑小於切削深度的刀片。e、應避免切削期間因切削刃吃刀不足時由於摩擦 (不是真正的切削作用) 產生振動。以及切削刃吃刀過大時 (大切深和/或進給) 通過刀具偏斜引起的振動。f、選擇金屬陶瓷或薄塗層的刀片以及非塗層刀片可提供更低的切削力。當長度直徑比較大時,這尤為重要。鋒利的切削刃通常可通過最小化振動趨勢來提高孔質量。g、具有開放式斷屑槽的槽形對鏜削更有利。h、在某些時候,需要具有更高強度的刀片牌號,以應對切屑堵塞或振動趨勢。需要改進切屑形狀,可考慮改變刀具路徑。

鏜刀片材質

鏜刀片可采用硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷、PCD\PCBN等材質。

    硬質合金鏜刀大多采用PVD或CVD塗層。適用於加工大部分鋼、鈦合金、鑄鐵及有色金屬合金、加工高溫合金和奧氏體不鏽鋼。陶瓷刀片牌號包括氧化鋁(AL2O3)基和氮化矽(SI3N4)基二大類。用於合金鋼、工具鋼和硬度大於HRC60的馬氏體不鋼的鏜削加工以及淬硬鋼、鑄鐵(硬度HRC45或更高)、鎳基及鈷基合金的精鏜加工。氮化矽基陶瓷刀片包括塗層牌號和未塗層牌號。用於灰鑄鐵和球墨鑄鐵的鏜削加工。高溫合金的鏜削加工。金屬陶瓷是由碳化鈦基或碳氮化鈦基與金屬(鎳、鈷)結合劑組合而成的複合材料。具的良好的抗積屑瘤和抗塑性變形能力,用於光潔度要求較工件精鏜加工。可用於大部分碳鋼、合金鋼及不鏽鋼的高速精鏜和半精鏜加工。用於加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵時,也可獲得較長的刀具壽命和良好的表麵光潔度。聚晶金剛石(PCD)刀片是將PCD刀尖焊接在硬質合金基體上製成的,PCD刀具的切削刃能長久保持鋒利,也適用於高速切削。聚晶立方氮化硼(PCBN)R的硬度僅次於PCD。PCBN刀片牌號通常用於淬硬鋼、工具鋼、高速鋼(HRC45~60)、灰硬鑄鐵以及粉末冶金材料的精鏜加工,在高速加工中可獲得比加工相同工件的其他類型刀具更長的刀具壽命