技術(shù)中心
2014-05-06 09:25:01
就刀具本身而言，通過提高自身的加工效率、延長使用壽命可以降低其在生產(chǎn)成本中所占的比例。為縮減過去占制造成本15%～20%的切削液成本，干式、半干式切削得到逐步推廣，開始替代傳統(tǒng)的濕式切削。與此同時，刀具制造廠商開始將適應(yīng)干式、半干式切削的刀具商品化，以進一步降低零部件的制造成本。
在切削刀具中，孔加工用的鉆頭尤其不易實現(xiàn)干式、半干式切削。進行干式加工時，由于不能通過使用冷卻劑達到冷卻與潤滑的效果，致使切削部位的溫度會迅速上升，使刀刃急劇磨損，刀具壽命急速縮短。特別是在切削熱易蓄積的孔加工中，熔結(jié)在刀具上的被加工材料脫落后會造成刀刃的顯著損傷，再加上缺乏冷卻液的排屑功效，切屑堵塞很容易造成鉆頭折斷，使加工不穩(wěn)定。令人遺憾的是，至今為止，孔的干式加工的實用化仍未能實現(xiàn)。
目前，除了鋁合金、耐熱合金材料的加工之外，采用最少量冷卻劑的半干式加工正在得到推廣和普及，在深孔加工中也已開始得到采用，如至今仍很難加工的L/D=10以上的深孔已經(jīng)能夠用非步進法進行加工了。
以往的深孔加工主要使用高速鋼鉆頭、槍鉆。為了避免孔彎曲而采用小進給方式加工，為防止切屑堵塞而采用步進方式加工，致使生產(chǎn)效率一直很低?，F(xiàn)在，這個問題已經(jīng)得到了解決，NACHI公司開發(fā)出的可實現(xiàn)高效、高質(zhì)量加工的硬質(zhì)合金整體鉆頭（如圖1所示），目前在汽車制造業(yè)已經(jīng)得到應(yīng)用。
圖1 深孔加工用硬質(zhì)合金整體鉆頭
1. 這種硬質(zhì)合金整體鉆頭的特點是獨特的槽形設(shè)計使得鉆頭的剛性更好；
S型切刃形狀通過中間的凹形可以強制性使切削碎屑卷曲并將其切斷，切屑短而小，加工L/D＞20的深孔時不需步進進給，可實現(xiàn)連續(xù)進給，一次完成加工。
當加工球墨鑄鐵時，如圖2所示，使用普通鉆頭切削，當L/D=5.3時就會因切屑堵塞鉆頭發(fā)生折斷現(xiàn)象而無法繼續(xù)加工下去。而采用最新的深孔加工用硬質(zhì)合金整體鉆頭，L/D=25的深孔也可用非步進進給方式實現(xiàn)穩(wěn)定加工，且未見切削動力消耗的上升。
圖2 切削性能比較
圖3 與以往加工方法的比較（加工時間）
圖3所示的是最新深孔加工用硬質(zhì)合金整體鉆頭與以往的深孔加工用鉆頭切削時間的對比情況。采用直徑為直徑6mm的內(nèi)冷型鉆頭，加工孔深為150mm的深孔，分別采用各自推薦的常規(guī)切削條件進行加工。結(jié)果顯示，整體硬質(zhì)合金鉆頭的加工時間大約是以往加工方式的1/5（與槍鉆相比）～1/10（與高速鋼鉆頭相比）大幅提高了生產(chǎn)效率。
圖4 加工實例（曲軸加工）
圖4所示的汽車零部件的曲軸上有一斜且深的潤滑用油孔，以往采用高速鋼鉆頭或槍鉆加工。為了提高加工效率，建立經(jīng)濟、靈活的柔性生產(chǎn)，可采用加工中心組成生產(chǎn)線，并使用硬質(zhì)合金整體鉆頭。在考慮到保護環(huán)境問題的同時，此零件的加工采用半干式加工替代了濕式加工。半干式加工時工具的壽命可達72m/reg，相對于傳統(tǒng)工具而言提高了1.8倍。即使是與濕式加工相比較，也可以得到同等以上的壽命。
同時，在如下條件的連桿加工中：
□ 被加工材料：碳素鋼S55C
□ 鉆頭直徑：直徑6mm，內(nèi)冷型
□切削參數(shù)：Vc=80m/min，fr=0.2mm/r
□ 孔深：126mm
此鉆頭的使用與以往的工具相比較，使用壽命增加了1.5倍。
預(yù)計深孔加工用鉆頭的需求將進一步增加，因為深孔加工用鉆頭的誕生是與由專機生產(chǎn)線向以加工中心構(gòu)成的FTL（柔性傳動生產(chǎn)線）轉(zhuǎn)變的發(fā)展趨勢相吻合的。
現(xiàn)在，鋁加工的半干式切削在部分用戶中已經(jīng)得到使用。但為得到更長的使用壽命，尚在進一步改進其結(jié)構(gòu)形狀的進程中，并在考慮采用DLC（類金剛石）物理涂層等措施。
為進一步減輕汽車的重量，鋁材的用量還將不斷增加。在不遠的將來，人們就能看到適用于鋁材加工的各種鉆頭了。
