改进铰刀加工淬火模具钢,这种方法不看后悔!

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05-31 20:29 金属加工 (mw1950pub) 科技

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  在机加工中, 常会遇到铰孔加工。铰孔是普遍应用的孔精加工方法之一。因为铰刀比扩孔钻的齿数多,导向性能好,心部直径大,刚性好,且加工余量较小,所以可获得H7~H8级精度和表面粗糙度值Ra=1.6~0.2μm的孔。由于铰刀切削刃有刃口钝圆半径,又具有修光刃,而且后刀面还有0.05~0.3mm的刃带,所以挤压作用大,因此铰削过程实际上有切削与挤刮两种作用。


  1. 问题的提出


  在公司客户的模具分厂,需要在工件压铸模上加工两个φ 12H8的孔。该φ 12H8孔为上下模合模时用的定位销孔, 要求配作。其工艺路线是先将上模φ 12H8孔钻成φ 11.7mm通孔,然后将上下模进行合模定位,再钻下模φ 11.7mm孔,孔深85mm,最后用铰刀铰孔至尺寸。压铸模的材料为H13(4Cr5MoSiV1)模具钢,属于典型的热作模具钢,硬度为48~52HRC。加工设备为Z5140A立式钻床(见图1),操作人员钻孔时使用的是锥柄硬质合金麻花钻φ 11.7mm,切削参数为主轴转速n=250r/mi n,进给量f=0.056mm/r。钻孔加工比较顺利,但在用硬质合金锥柄机用铰刀进行铰孔时,会出现铰刀刀齿崩刃情况,使铰削加工无法顺利进行。铰孔切削参数n=180r/min,进给方式为手动进给,采用机油进行冷却润滑。所使用的硬质合金锥柄机用铰刀如图2所示,是国家标准GB4252-1984所规定的B形结构,硬质合金刀片材质为YT15。虽然后期又改用了YG8硬质合金刀片的铰刀,减少了出现崩刃的情况,但铰刀寿命短,加工不了几个孔,就需要更换新铰刀,造成生产成本高、效率低的情况。


2. 铰刀的改进及使用


  经分析,在加工淬火模具钢时,工件的硬度高、强度高,是造成铰刀刀齿崩刃、寿命短的主要原因。主要体现在以下几个方面:


  (1)铰刀切削锥部主偏角小,切削宽度大,在切削时承受的径向切削力也大,因此极易造成铰刀刀齿崩刃。


  (2)在加工淬火钢时,铰刀前角应为负值,这样能够增大刀齿强度,降低崩刃。


  (3)更换硬质合金刀片的材质,优选超细晶粒的硬质合金刀片,确保高的硬度和良好的强度。


  (4)严格控制铰削余量。因为铰削余量太大,会加大每一个刀齿的切削负荷,破坏了铰削过程中的稳定性,且增加了切削热,使铰刀的直径胀大,孔径也随之扩张,造成加工表面粗糙度质量差。


3.改进措施


  改进后的铰刀如图3所示,主要从以下几方面进行了改动:(1)适当调大铰刀尺寸。在用硬质合金铰刀加工淬火钢时,铰出的孔会有一定的收缩量,根据孔的大小不同,收缩率一般为0.005~0.02mm,因此将铰刀公差带适当上移,并保持校正部分前端留有6mm长的圆柱刃,后端做成0.01mm的倒锥,以减少刃与正铰削表面的摩擦,尽量避免表面刮伤。



  (2)缩短铰刀长度,以提高铰刀整体刚性。在保证铰孔深度的情况下,适当缩短铰刀长度,保持钻床主轴端面与工件间留有15~20mm的距离。


  (3)适当增大刃部刀体直径以提高铰刀刚性,同时在外磨工序将刀体外圆磨圆,保证与刃部及莫氏锥柄的同轴度。


  (4)增大铰刀切削锥部主偏角,由原来的15°增大到30°,以减小切削宽度及径向切削力。


  ( 5 ) 将铰刀前角由3 °改为-10°(即刀片前面偏距1mm),可保护铰刀刀齿不致崩刃。


  (6)将铰刀圆柱刃后角由15°改为8°,并保留圆柱刃带0.1~0.15mm。


  (7)在磨削铰刀切削锥法向后角时,由原工具磨工序改为铲磨工序,即改为曲线刃背,可增大铰刀切削锥部的强度,降低铰刀刀齿崩刃。同时铰刀切削锥法向后角不宜过大,加工淬火钢时选为7°,铲磨时实际K值为1.1。


  (8)将硬质合金焊接刀片型号由E518改为E315,即将刀片厚度由1.5mm增大到2mm,以提高刀片强度。


  (9)硬质合金刀片材质由YG8更换为适于加工淬火钢的YS8或YT726,即刀片硬度由89HRC提高到92.5HRC,大大延长了铰刀寿命。


  ( 1 0 ) 可适当地减小铰削余量, 降低切削负荷。将原来的φ 11.7mm铰削底孔增大到φ 11.8mm,即铰削余量由0.3mm减小到0.2mm,以提高铰孔质量。


  改进后的铰刀经用户使用,在连续加工了20余套模具后,拆下铰刀观察刃部情况,没有崩刃,只有轻微的磨损痕迹,仍能继续使用,铰刀寿命得到提高。


4. 结语


  通过本次对硬质合金锥柄机用铰刀的改进,在加工淬火钢时,应注意以下几点要求:①要合理选择刀具材料,是切削加工淬火钢的重要条件。②要有合理的刀具几何参数,才能有效的发挥刀具材料应有的切削性能。③根据刀具材料、工件材料的物理力学性能,工件形状,工艺系统刚性和加工余量来选择合理的切削用量。


-End-


☞本文发表于《金属加工(冷加工)》2017年第9期45页,作者:河南一工专用刀具有限公司葛建华、霍义丹、马兴华

本文编辑:紫衣

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