成都美奢锐新材料有限公司产品---镗刀篇

   切削加工中孔加工刀具是机械加工重要的一部分,其中包括钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀和内表面拉刀等。和其它机械加工相比,镗孔加工是属一种较难的加工。它只靠调节一枚刀片(或刀片座)要加工出像H7、H6这样的微米级的孔。

   镗刀是镗削刀具的一种,常用场合就是内孔加工,扩孔,内孔仿形等。有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。镗刀可在镗床、车床或铣床上使用。

单刃镗刀切削部分的形状与车刀相似。为了使孔获得高的尺寸精度,微调镗刀可以在机床上精确地调节镗孔尺寸,它有一个精密游标刻线的指示盘,指示盘同装有镗刀头的心杆组成一对精密丝杆螺母副机构。当转动螺母时,装有刀头的心杆即可沿定向键作直线移动,借助游标刻度读数精度可达 0.001毫米。

    双刃镗刀有两个分布在中心两侧同时切削的刀齿,由于切削时产生的径向力互相平衡,可加大切削用量,生产效率高。双刃镗刀按刀片在镗杆上浮动与否分为浮动镗刀和定装镗刀。浮动镗刀适用于孔的精加工。它实际上相当于铰刀,能镗削出尺寸精度高和表面光洁的孔。

镗刀的选择

镗孔加工的特点

1).刀具转动:在加工中心加工时刀具转动,镗刀具有微调机构或自动补偿机能,可根据公差要求进行微米级调节,由于切屑的流出方向在不断地改变,所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难。

2)、刀具的颠振:

(1)工具系统的刚性影响:包括刀柄、镗杆、以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工所以特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时,工具系统的刚性尤为重要。

(2)刀具系统的动平衡影响:相对于刀具系统的转动轴心,刀具自身如有不平衡质量,在转动时因离心力作用而导致颠振的发生。特别是在高速加工时刀具的动平衡性所产生影响很大。

(3)工件自身或工件的固定刚性:一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足,或由于工件形状等原因无法使用合理的夹具进行充分的固定。

(4)刀片的刀尖形状影响:刀片的前角、刀尖半径、断屑槽形状的不同所产生的切削抗力也不同。

(5)切削条件影响:包括切削速度、进给量、进刀量以及给切削油方式及种类等。

(6)机器的主轴系统影响:机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。

3).刀具的装夹

  在镗削孔时,最重要的是正确装夹刀具。刀具的中心高是导致刀具失效的重要因素。

(1)切削刃相对于工件的主后角减小,导致刀具的后刀面与工件接触,使刀片与工件之间发生摩擦,当刀片旋转时,这种摩擦进一步会使刀尖发生偏离,导致刀具更深地切入工件。增大前角,可减小前刀面挤压切削层时的塑性变形,减小切屑流经前面的摩擦阻力,从而减小切削力和切削热。但增大前角,同时会降低切削刃的强度,减小刀头的散热体积。

(2)当刀具后角减小时,刀片相对于工件的前角也增大,从而引起刀具刮削工件,引起刀具振动并损坏刀具。这种情况在镗削小孔时更为严重。

    为此刀具安装应略高于中心高(但应尽可能接近中心高)。这样可使刀具相对于工件的法向后角增大,切削条件得到改善,如果加工时产生振动,刀尖会向下和向中心偏斜,从而接近理想的中心高。刀具也可轻微地退出,减小削伤工件的可能性。刀具前角减小,可稳定工作压力。如果前角减小到0°,就会产生太大的工作压力,导致刀具失效,所以应选取正前角的镗刀。

4.切屑的排出

    加工时,由于刀具在孔内,切削液很难到达切削刃,造成切屑排出困难,影响刀具寿命。

镗孔刀具的选择受到零件孔径和长度(孔的深度及悬伸)的极大限制。一般原则是选择最短悬伸和尽可能大的刀具尺寸。选择正确的刀具并正确地应用和可靠地夹紧,可将刀具偏斜和振动减至最小。

 

    当刀具正在进行切削时,切向切削力和径向切削力试图使刀具偏离工件。任何径向偏斜都意味着切削深度以及切屑厚度降低,这会引起振动趋势。径向偏斜影响已加工孔直径,切向偏斜意味着刀片切削刃向下移动,偏离中心线。镗削时必须考虑的因素有:刀片槽形,排屑问题,刀具要求。

    镗削刀具的主偏角影响轴向和径向力的方向和大小。刀尖半径和刀尖角对于降低径向力和切向力非常重要。选择刀尖半径的经验是刀尖半径应稍小于切削深度。在内孔车削中,最好使用正前角基本形状刀片,它比使用负前角刀具产生的切削力低。能降低切削力如选择低摩擦系数的金属陶瓷刀片、薄涂层刀片或非涂层刀片一般比厚涂层刀片产生的切削力低,可优先选用。

    在内孔加工过程中排屑对工序的性能和安全至关重要。过短的铁屑在加工过程中会消耗较高的功率,并会增加振动和产生刀片月牙洼磨损。较长的铁屑会引起排屑问题。较短的螺旋形切屑是切削中理想的切屑形状,这样的切屑比较容易排出,在断屑过程中不会对切削刃造成大的压力。

离心力迫使切屑外移,通常切屑会留在孔内,然后刀具会将切屑压到已加工表面上,进而损坏零件和刀具。因此需通过一系列措施,提高排屑性能途径如下:使用内部切削液有助于排屑或使用压缩空气利用通孔将切屑通过主轴吹出。倒置镗削,以使切屑远离切削刃。降低切削速度。使用小切削头,使容屑空间最大。

    内孔加工刀具选择遵守如下原则:a、在确保在镗杆和孔之间留有足够的排屑空间前提下选择尽可能大的镗杆直径。b、确保与切削参数和切屑形状相适应,以保证顺畅排屑。c、确保镗杆长度选择尽可能小的悬伸。夹紧长度不得小于三倍镗杆直径。d、选择>75°尽量接近90°接近90度的主偏角,>75度,使切削力朝向镗杆。c、选择刀片正前角基本形状和正前角刀片槽形,以便刀具偏斜最小。d、选择刀尖半径小于切削深度的刀片。e、应避免切削期间因切削刃吃刀不足时由于摩擦 (不是真正的切削作用) 产生振动。以及切削刃吃刀过大时 (大切深和/或进给) 通过刀具偏斜引起的振动。f、选择金属陶瓷或薄涂层的刀片以及非涂层刀片可提供更低的切削力。当长度直径比较大时,这尤为重要。锋利的切削刃通常可通过最小化振动趋势来提高孔质量。g、具有开放式断屑槽的槽形对镗削更有利。h、在某些时候,需要具有更高强度的刀片牌号,以应对切屑堵塞或振动趋势。需要改进切屑形状,可考虑改变刀具路径。

镗刀片材质

镗刀片可采用硬质合金、金属陶瓷、陶瓷、PCD\PCBN等材质。

    硬质合金镗刀大多采用PVD或CVD涂层。适用于加工大部分钢、钛合金、铸铁及有色金属合金、加工高温合金和奥氏体不锈钢。陶瓷刀片牌号包括氧化铝(AL2O3)基和氮化硅(SI3N4)基二大类。用于合金钢、工具钢和硬度大于HRC60的马氏体不钢的镗削加工以及淬硬钢、铸铁(硬度HRC45或更高)、镍基及钴基合金的精镗加工。氮化硅基陶瓷刀片包括涂层牌号和未涂层牌号。用于灰铸铁和球墨铸铁的镗削加工。高温合金的镗削加工。金属陶瓷是由碳化钛基或碳氮化钛基与金属(镍、钴)结合剂组合而成的复合材料。具的良好的抗积屑瘤和抗塑性变形能力,用于光洁度要求较工件精镗加工。可用于大部分碳钢、合金钢及不锈钢的高速精镗和半精镗加工。用于加工灰铸铁和球墨铸铁时,也可获得较长的刀具寿命和良好的表面光洁度。聚晶金刚石(PCD)刀片是将PCD刀尖焊接在硬质合金基体上制成的,PCD刀具的切削刃能长久保持锋利,也适用于高速切削。聚晶立方氮化硼(PCBN)R的硬度仅次于PCD。PCBN刀片牌号通常用于淬硬钢、工具钢、高速钢(HRC45~60)、灰硬铸铁以及粉末冶金材料的精镗加工,在高速加工中可获得比加工相同工件的其他类型刀具更长的刀具寿命