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整体硬质合金钻头加工深孔 效率轻松提高8倍

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-02-27  浏览次数:1209
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  越来越多的加工车间正用整体硬质合金钻头取代枪钻加工深孔。

  在过去枪钻占主导地位的深孔加工刀具市场中,能钻削深度达16-40倍孔径深孔的新一代整体硬质合金麻花钻正占有越来越大的份额。为了提高加工精度和排屑性能,这种整体硬质合金钻头采用了横刃和螺旋槽,并采用高密度硬质合金材料以提高硬度,从而使其能以比枪钻快5-10倍的速度进行钻削加工。

  一些整体硬质合金钻头制造商认为,此类钻头的性能优势对于那些在自己的车床上用枪钻加工深孔,或将深孔加工任务转包给枪钻加工车间的制造商具有越来越大的吸引力。然而,他们也指出,与枪钻——通常采用硬质合金或淬硬高速钢钻尖、淬硬钢刀柄和直槽——相比,整体硬质合金深孔钻头也存在一些局限性。例如,它们的钻孔深度极限值(标注尺寸)为40倍孔径,而枪钻可以轻而易举地钻削深度达50倍孔径以上的深孔。

  既制造枪钻,也生产整体硬质合金钻头的伊斯卡公司孔加工产品经理Tom Edler指出,枪钻可以钻削加工各种难加工材料,“由于枪钻的加工速度较慢,因此排屑较容易。在钻削钛合金和不锈钢时,排屑是一个大问题,而枪钻在加工难加工材料时具有更好的通用性。在这些加工中,枪钻仍然会被大量使用。”

  采用整体硬质合金深孔钻头的另一个障碍是,加工人员对其脆性并由此引起断裂的潜在危险感到担心。例如,Bosco加工车间的CNC数控车床操作者Ray Domingue曾经怀疑,用一支直径6.35mm的整体硬质合金钻头,能否在不到4分钟的时间内,在像Nitronic 50氮强化奥氏体不锈钢这种极难加工的合金材料上钻削出240mm的深孔,而钻头仍能保持完好(就像一位刀具销售人员宣称的那样)。

  但是,Domingue必须试一下。去年,与大多数加工车间一样,他的老板也将简化操作、削减成本作为优先任务。去年8月,该公司决定将以前转包给外单位的枪钻深孔加工改为由本车间自行加工。该加工任务包括在120个称为伽马串列的石油零件上钻削一个深度为240mm的深孔。工件材料为Nitronic 50不锈钢,这种材料含有22%铬和接近12%的镍,具有很高的磨蚀性,钻削加工难度极大。

  该车间计划在自己的Haas SL30车床上用枪钻加工这些深孔。Domingue介绍说,“我们购买了几支直径6.35mm的枪钻。我编制了加工程序,开动机床进行加工,钻削一个240mm的深孔大约用了24分钟。”在加工了几个零件后,刀具制造商Guhring公司的销售代表到车间来走访用户。“他告诉我,如果用他们的整体硬质合金钻头,只需3-4分钟就能钻一个同样的孔。我说,‘果真如此吗?我们要试一试,如果行,我会购买这种刀具。’说实话,我并不相信整体硬质合金钻头能做到这一点,钻削Nitronic不锈钢是一种最困难的加工,而硬质合金的脆性又非常大。”

  Domingue首先将一支标准长度硬质合金钻头装夹在车床上,钻了一个2倍孔径深(约13mm)的导向孔,然后转而使用Guhring公司的RT 100T内冷却整体硬质合金钻头(直径6.35mm,长度为30倍直径)进行钻削加工。他说,“我在转而使用Guhring钻头后,编制了一个M00代码。然后采用车床冷却系统的高压喷头,提供2000psi、3.5gpm的高压冷却液。由于采用高压冷却,因此选用了密封式套筒夹头来夹持钻头。当钻头钻入孔中后,就开启高压冷却喷头。”切削参数为:圆周切削速度42m/min(140sfm),主轴转速2140r/min,进给率0.089mm/r。钻削每个孔的加工时间(包括钻导向孔在内)约为3.5分钟。在必须对钻头进行重磨和重新涂层(TiAlN涂层)前,一共加工了65个孔。

  Domingue补充说,整体硬质合金钻头产生的切屑“小而紧”,2000psi的高压冷却有助于确保切屑快速排出。此外,这种钻头证明具有很高的加工精度,孔的终端径跳小于0.25mm。

  从生产率的角度来看,整体硬质合金钻头的加工效率比枪钻提高了8倍;从加工成本的角度来看,Bosco加工车间节省了外协加工的劳动力成本和运输成本。尽管整体硬质合金钻头的价格(375美元)比枪钻(70美元)高5倍多,但生产率的大幅提高很快就能抵消和超过刀具成本的增加。

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