復合刀具的設計和制造及優點
刀具切削部分參數設定
刀具切削部分的參數對刀具的使用壽命、加工的難易程度及加工的精度都起著至關重要的作用,也直接影響到加工成本、加工效率,所以刀具每部分的切削參數應合理選擇。
(1)鉆孔部分:為了保證鉆頭的鉆心強度,鋒角取118。。一般取前角為0。-5。,后角為6。-8。,這樣可以擴大容納切屑的空間,減少鉆頭與孑L壁的摩擦,同時又要保證副切削刃的強度。
(2)鉸孔部分:由于鉸削余量很小,切屑很薄,切屑與前刀面接觸很短,前角作用不大,為制造方便,前角取00 - 50,后角取60 - 80,切削刃刃帶寬為0.2- 0.3mm。鉸刀為四個刀齒,切削刃為右旋螺旋刃。為使鉸刀工作平穩,提高加工表面質量,切削時切屑順利從鉸刀前方排出,可避免切屑劃傷孔壁,并且減少孔的擴張量。
刀具切削部分材料的選擇
刀具的結構采用為整體式,因此需要根據加工材料的性質、生產特點、切削特點選擇合適的刀具材料。鉆孔部分主要完成粗加工,切削深度較大,刀具承受的切削力較大,切削速度較低,因此宜選用強度較高,抗沖擊性和抗振性能及耐磨性較好的刀具材料;鉸孔部分主要完成精加工,是穩定尺寸部分,刀刃處的切削速度相對鉆削更高,切削深度較小,因此宜選用耐磨性和耐熱性較好的刀具材料。
基于以上原因,刀柄材料與刀具切削部分都采用W18Cr4V高速鋼。該材料是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的工具鋼。其工藝性能好,強度和韌性配合好,主要用來制造復雜的薄刃和耐沖擊的金屬切削刀具,也可制造高溫軸承和冷擠壓模具等。
刀具的制造
復合刀具的精度直接影響加工孔的質量(形位精度和表面粗糙度)。為充分發揮復合刀具的效能,就必須保證刀具本身的精度,因而必須對刀具本身擬定切實可行的加工工藝。根據刀體要獲得良好的綜合機械性能(足夠的強度和高韌性相配合),確保刀體尺寸穩定,大體上加工工藝為:粗車刀體一刀體進行調質處理一精車刀體一銑削鉆頭螺旋槽部分一銑削鉸刀切削部分一淬火+回火(硬度為62 -66HRC)一刃磨鉆頭外徑一刃磨鉸刀切削刃一刃磨45。倒角刃一刃磨刀柄一切除假頂尖,手工磨1180鋒角。
鉆頭螺旋槽部分和鉸刀切削部分,由于結構比較復雜,加工刀具輪廓曲線有一定難度,選用傳統機床加工存在一定困難,因此可以采用先進的數控銑床或加工中心來進行加工。選擇自動編程方法對刀具進行三維實體建模,效果如圖2所示。對模型進行后期處理,生成自動編程的加工程序,并在數控銑床或加工中心上完成加工。刀具其余的加工工藝步驟,如刃磨刀具外徑、刃磨鉸刀切削刃、倒角刃、刀柄、鋒角等,與傳統加工方法類似。
通過上述加工工藝方法,可以加工出這一鉆鉸倒角的復合刀具,并且能保證刀具的精度,從而充分發揮刀具的效能。加工好的刀具如圖3所示。 6切削用量的選擇 因為刀具為鉆、鉸、倒角一體化刀具,故各部分切削用量的選擇應一致。切削深度a。由刀具制造后即定,制造時考慮實際工件的尺寸;進給量/應考慮機床動力、進給機構強度、刀具強度,鉆孔時選擇廠= 0.04 - 0.06mrn/r;切削速度v應考慮刀具的壽命,加工孔的質量,選擇值為20 - 25m/min。
鉆鉸倒角復合刀具的新穎性 刀具由鉆頭、鉸刀和倒角三部分組成,三部分采用相同材料制成一個整體,結構簡單,制造方便,成本較低。鉆頭為標準麻花鉆,鉸刀為螺旋切削刃,刀齒為四齒,主要用于加工直孔,并且帶有倒角部分,可以適應不同種類孔的加工。由于鉆孔、鉸刀和倒角部分為一個整體,故在使用過程中均采用相同的切削用量,不必進行調整,這樣既節約了加工時間,又降低了工人的勞動強度。
鉆鉸倒角復合刀具的優點 多次加工的基準不變,能保證工件加工表面之間獲得較高的位置精度,同時能保證較高的孔徑尺寸精度、孔壁的直線度和孔壁的表面粗糙度。由于復合刀具集中工序,減少了換刀、對刀及磨刀等輔助加工時間,節省機動和輔助工時,能顯著提高生產效率。
批量生產成本較低。刀具損耗較小,減少了工位、機床數量及刀具數量,對工人技術要求較低。在此刀具的基礎上,可在結構和刀具材料上進行改造,實現在不同機床上加工不同材料的種類孔。該刀具為整體式刀具,制造工藝比焊接式、機夾式刀具更為簡單。