高速深孔鉆頭及加工案例

　　鋼材進(jìn)行高效深孔加工的加長油孔鉆，類似于曲軸斜孔加工這種對(duì)鋼材進(jìn)行深孔加工的工藝，可以說是孔加工中最困準(zhǔn)的。近年來，隨著高速加工的發(fā)展，刀具的硬度也大幅提高，但是在這樣的深孔加工中，即使是高硬度鉆頭也容易發(fā)生崩刃、排屑堵塞等是使加工不穩(wěn)定的因素。因此，廠商大多使用的是低進(jìn)給速度的槍鉆，或是使用高速鋼加長鉆頭進(jìn)行階梯式加工。

　　一、OSG高速深孔加工鉆頭

　　針對(duì)這種情況，OSG新推出了對(duì)于高速深孔加工具有革命性意義的FTO-GDXL，它的特征和外觀如圖1所示：

圖1FTO-GDXL的外觀

圖2FTO-GDXL的切削槽，橫刃形狀

　　FTO-GDXL碳素鋼加工條件：

　　尺寸：Ø6mm，切削材料：高炭鋼S50C

　　切削速度：90m/min：進(jìn)給速度：0.2～0.5mm/r

　　孔深：120mm盲孔(20×D)

　　加工機(jī)械：臥式M/CBT50

　　切削油：水溶性切削油

　　空氣壓力：7MPa

　　導(dǎo)孔尺寸：Ø6.1前角140°，導(dǎo)孔深：6mm

　　它的特征是可生成細(xì)小切屑，并且擁有能順暢排屑的螺旋槽。螺旋槽的形狀和橫刃共同作用將切屑切碎。而且，螺旋槽有足夠的空間將切屑順暢排出。

圖4 FTO-GDXL和傳統(tǒng)型加工方法的加工效率對(duì)比圖

　　此外，關(guān)于刀具的材質(zhì)，由于鉆頭的切入量很長，容易發(fā)生崩刃等情況，所以采用了粉末高速鋼中特別耐崩損的高級(jí)材料作為刀具的材質(zhì)。TiAlN的涂層表面與以往的涂層相比，提高了光滑性，以利于順利排屑。

　　二、高碳鋼的加工案例

　　同傳統(tǒng)的加工方法比較，加工效率、加工負(fù)荷、壽命等如下所示。加工條件如圖3所示。需要注意的是，使用此款鉆頭時(shí)，導(dǎo)孔是必要的。

　　由于刀具的懸臂很長，如果沒有導(dǎo)孔的話.鉆頭的切入部分會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，孔的入口直徑會(huì)變大，當(dāng)然壽命也會(huì)降低所。所以最適合的加工條件如圖3，即先用短刃型硬制合金鉆頭進(jìn)行導(dǎo)孔加工。

　　導(dǎo)孔的直徑為鉆頭直徑+0.02mm～0.1mm以下.前角應(yīng)等于或大于鉆頭的尺寸這樣鉆頭可以從中心部開始切入，不論是壽命、精度還是安定性都比較好。

　　跟傳統(tǒng)的深孔加工中被廣泛使用的槍鉆或高速鋼加長型鉆頭相比，F(xiàn)TO-GDXL的加工效率最高是槍鉆的6.5倍，是高速鋼加長鉆的15倍。

圖5FTO-GDXL的切削抗力圖

　　圖5是用FTO-GDXL進(jìn)行加工時(shí)的切削抗力圖，如圖所示，在高進(jìn)給的情況下圖形平穩(wěn)，隨著孔深的增加，切削抗力并沒有增加。而且排屑順暢，并無堵塞現(xiàn)象。

　　圖6表示的是進(jìn)給量依次增加時(shí)的壽命。

圖6各種條件下的壽命

圖7FTO-GDXL加工時(shí)的孔徑擴(kuò)大量推移圖

　　圖片是加工第10個(gè)孔時(shí)的斷面圖(V=90m/min、f=0.2mm/r)

　　圖8FTO-GDXL加工的孔壁光潔度

　　即使是20倍直徑的深孔加工，不論在何種加工條件下，加工孔數(shù)都在800孔以上(切削長度97m以上)，這是史無前例的高效率、長壽命加工案例。刀具壽命判斷標(biāo)準(zhǔn)VBM為0.3。

　　加工過程中的孔徑推移如圖7所示，孔壁光潔度如圖8所示。

　　關(guān)于孔的擴(kuò)大量，孔口0.01mm以下、中間0.003mm～0.007mm、孔底0mm～0.004mm，這樣的擴(kuò)大量是非常小的�？妆诠鉂嵍纫埠芎�，只有Ry3.50µm～Ry7.40µm，我們可以看到，用FTO-GDXL進(jìn)行的是排屑順暢、沒有震動(dòng)的切削加工。

　　像這樣用加長鉆頭進(jìn)行孔加工時(shí)，孔的垂直度是一個(gè)問題。對(duì)于這個(gè)問題，如圖9所示，用FTO-GDXL加工的孔從孔口到孔底的垂直度極高。

　　加工材質(zhì)SCM415H非常易粘結(jié)，容易排屑堵塞，但FTO-GDXL加工時(shí)30倍直徑一氣呵成。加工條件如圖10所示。

　　像以上的加工條件.傳統(tǒng)型槍鉆加工一個(gè)孔的加工時(shí)間為1分30秒以上.如果用FTO-GDXL的話只需要19 秒。主軸負(fù)擔(dān)也很穩(wěn)定，如圖11所示，像這樣易黏結(jié)的材料，切屑也很細(xì)小。

　　SCM415H、30倍直徑的加工條件：

　　尺寸：Ø5mm，切削材料：SCM415H

　　切削速度：60m/min，進(jìn)給速度：0.3mm/r

　　孔深：150mm盲孔、實(shí)際加工孔深140mm(28×D)

　　階段式加工：無

　　機(jī)械：臥式M/CBT40

　　切削油：水溶性

　　空氣壓力：3MPa

　　導(dǎo)孔尺寸：Ø5.1硬質(zhì)合金鉆頭、深度10mm

　　☆低轉(zhuǎn)速插入導(dǎo)孔，插入后待轉(zhuǎn)速達(dá)到指定轉(zhuǎn)速再開始加工。加工后再降為低轉(zhuǎn)速。

　　三、MQL的加工案例

　　近年來、由于環(huán)保問題的備受關(guān)注，切削加工現(xiàn)場為了極力減少廢棄物，越來越青睞半干式加工。其中汽車制造業(yè)對(duì)MQL加工也很關(guān)注，F(xiàn)TO-GDXL也能很好的進(jìn)行MQL加工。下面介紹它的加工案例。

　　汽車制造業(yè)中，曲軸、缸體、缸蓋等發(fā)動(dòng)機(jī)主要的部件加工都開始采用MQL加工。這其中、曲軸上的油孔大多為10～20倍直徑的深孔加工。如果用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工，加工時(shí)間、刀具壽命、穩(wěn)定性都是加工難點(diǎn)。

　　由于以上介紹的部件加工非常困難，所以主要使用的是之前介紹的槍鉆和高速鋼加長鉆頭。像這樣的材質(zhì)硬度高、難加工部件，可以用FTO-GDXL來進(jìn)行半干式加工了。

　　對(duì)S50C進(jìn)行MQL加工的加工案例。首先加工條件如圖12所示。

圖11SCM415H切屑圖片

　　S50C的加工條件:

　　尺寸：Ø6mm、切削材料：高炭鋼S50C

　　切削速度：90m/min、切削量：0.2mm/r

　　孔深：100mm通孔(17×D)

　　機(jī)械：臥式M/CHSK63A

　　切削油：MQL

　　噴霧給壓：0.4MPa

　　噴霧供給量：50cc/h

　　導(dǎo)孔尺寸：Ø6.05鉆頭前角15°

　　導(dǎo)孔深度：6mm

圖13S50CMQL加工的切削耐久性

　　切削壽命如圖13所示，并且鉆頭可以進(jìn)行再研磨、再使用。所以再研磨性能也是決定產(chǎn)品價(jià)格的重要指標(biāo)之一。圖13是新品、再研磨、再涂層的壽命的比較圖。

　　如上圖所示，即使是MQL加工、切削長度100m、還可繼續(xù)進(jìn)行加工，它的壽命是非常好的。并且，經(jīng)過再研磨、再涂層后，還可獲得跟新品同樣的切削長度。

　　如以上所介紹的，F(xiàn)TO-GDXL是可以進(jìn)行高難度加工的高速深孔加工用鉆頭。最近、加工材質(zhì)除了以上介紹的S50C、SCM415H以外，還有FC250、SCM440、SCM420H、SCr420H、SNCM439等材質(zhì)，甚至是對(duì)于加工難度很大的SUS420J2、15-5PH、SKD11(未處理過)也可以進(jìn)行10～30倍直徑的無停頓一次成孔加工。實(shí)際的加工條件如圖14所示。

圖14各種加工材質(zhì)的加工條件