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整体硬质合金钻头刃磨和强化

发布者: 凌峰 | 发布时间: 2018-3-30 11:20| 查看数: 918| 评论数: 1|帖子模式

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一般钻削加工要求在非常小的进给下和非常低的切削速度下进行,此种说法是对高速钢钻头而言的。随着高端硬质合金钻的诞生,孔加工发生了巨大变化,在高端孔加工设备上选用硬质合金钻,能大大提高孔加工效率和孔加工精度,普通高速钢钻削线速度一般不超过30m/min,而硬质合金钻头的线速度可以达到100m/min以上;普通高速钢钻头钻孔精度公差等级IT7-IT8,硬质合金钻头钻削公差等级为IT5-IT6。

整体硬质合金钻头采用细颗粒硬质合金材料制造,圆弧和直线的巧妙结合而形成硬质合金钻特有刃形,使其定心较好,在钻削多种材料时候具有很好的排屑性能和耐磨性。可以钻削钢件、铸铁件、铜铝有色金属,具有加工面广的特点。

硬质合金钻修磨十字钻尖,定心较好,其钻削速度高孔加工的质量好,多韧带钻加工后不必精加工,而高速钢钻头仅能进行孔的粗加工。硬质合金钻头刃部涂层,能强化刀具刃口耐磨性,延长刀具的使用寿命。在同等加工参数下,硬质合金钻头的寿命是高速钢钻头寿命的10倍以上。

1  硬质合金钻头刃形及强化处理

按照硬质合金钻头直径的不同,其可分为两种刃形。外径4mm以下的钻头采直线刃形(见图1),其特点为切削刃为直线、外周前角为负的设计,即使直径较小也确保刀具的刚性,同时确保刃部强度和低切削阻力;外径4mm以上的钻头采用波纹状刃形(见图2),其具有较宽的切削槽设计,能更好的排出切屑。



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图1  直线刃形         



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图2  波纹刃形

(1)钝化处理

硬质合金刀具在制造时,其主切削刃口会有一定的毛刺,如果不去除,容易造成掉块现象,之后刃口的如曾开始脱落,这个缺口在切削时会加剧磨损,严重减短刀具使用寿命。主切削刃钝化使刃口形成R形圆弧,降低掉块几率,也能改善孔的表面质量。

刃口强化处理就是使硬质合金钻头刃口形成一个小圆弧R,使切削阻力分散,并能消除刃口和韧带上一些细微锯齿状,从而增强了刃口的刚性。目前常用的钝化方法有尼龙刷钝法、钝化机强化法、悬浮钝法,较为常用的为抛光机钝化法。钝化机强化法:一次将18支硬质合金钻装到钝化机上,在其下面的桶中加入金刚石研磨砂,然后将硬质合金钻插入到金刚石研磨砂中,自转加公转,数分钟后可使钻头刃口得到均匀的钝化。钝化量的大小是和时间有密切关系,严格控制钝化时间可以确保钝化量,从而控制和提升钻头使用寿命。一般钝化采取正传30分钟后反转5分钟。以下是刃口钝化效果图(见图3),发亮部分为钝化处,。



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图3  刃口钝化

为避免硬质合金钻头主切削刃过于锋利,而造成崩刃,会对其主切削刃进行负倒棱,针对不同材料的加工,其主切削刃副倒棱略有所不同,针对钢件负倒棱值取0.06-0.08mm,铸铁0.08-0.10mm,不锈钢0.02-0.03mm,铝合金0.01-0.015mm。负倒棱钝化量测量是在双镜头五轴测量仪上直接测量出的。

(2)涂层处理

硬质合金钻刃部涂层处理对其影响巨大,涂层之后其耐磨性增加,孔的表面质量提升,能很好的改善断屑和排屑,使用寿命增加5-10倍不等。目前涂层技术的高速发展,以前是TiN涂层,而现在是TiAlN、TiCN以及复合涂层等等。

2  切削试验

为对比硬质合金钻头的刃磨和涂层对刀具切削性能的影响,以下分别对刃磨和涂层后刀具进行分组试验。:

(1)刃磨后切削试验

选择本厂刃磨截形和他厂截形在同条件下进行对比,试验参数见表1、表2。

表1  试验钻头几何参数

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表2  主要切削参数

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试验条件为:被加工材料为40Cr,调质硬度为32-33HRC,本厂和他厂的硬质合金钻头均未涂层,钻头的冷却方式均为外冷,设备为立式加工中心,型号QX-1060L。

对两厂硬质合金钻头切削过程进行对比,根据刀具后刀面的磨损值分析钻头的性能,若试验过程中钻头出现后刀面磨损量超过0.2mm时则终止试验。表3为在加工300、500、800个孔后刀面磨损情况。

表3  切削情况

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从表3可以看出:在钻削500孔时他厂的后刀面磨损值已经达到了0.2mm,而我公司在钻削到800孔的时候磨损值为0.2,采用我公司所设计刃磨截形更具有优势。综合以上,设计合适的硬质合金钻头刃形对刀具切削性能至关重要。

(2)涂层后切削试验

涂层后试验参数见表4、表5。

表4  涂层钻头试验几何参数

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表5  涂层钻头主要试验切削参数

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试验条件为:被加工材料40Cr,调质硬度为32-33HRC,试验用硬质合金钻头的设计参数相同,钻头的冷却方式均为外冷,设备为立式加工中心型号QX-1060L。

对有涂层和无涂层硬质合金钻头切削过程进行对比,根据切削的形状刀具后刀面的磨损值分析钻头的性能,若试验过程中钻头出现后刀面磨损量超过0.2mm时则终止试验。表7为在加工300、500、800、1000孔后刀面磨损情况。

表6  切削情况

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通过试验,钻500个孔时有涂层的铁屑比较碎且均匀饱满,切屑表面光滑;而无涂层的铁屑大小不均匀切削表面粗糙。在相同条件下,硬质合金钻头的涂层能大大提高刀具的切削性能和使用寿命。

小结

整体硬质合金钻头的刃磨和强化在刀具使用过程当中起到举足轻重的作用,独特的刃磨和强化不仅能提高刀具的加工效率,而且可以改善被切削工件的表面质量和孔的精度。

原载《工具技术》 作者:施龙飞   




               

最新评论

蓝冰恋歌yhp 发表于 2019-3-8 13:24:15
不回不行了,因为楼猪太有才了。
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