伊斯卡刀具大幅提高孔加工效率

国际金属加工网 2017年01月22日

为了保持长久的竞争力,各制造商都在竭力寻求一种能够提高生产效率和收益率但又不增加成本的方法。此外,强大的竞争力以及更高的生产效率有助于在保持现有岗位和员工数量的同时,缩短产品的交货周期。为实现这些目标,刀具制造商正在努力研制切削力更小,更高效、无振动、排屑更流畅的新型刀具。

随着孔加工技术的不断发展,最新研制的刀具具有独特的几何结构、可在消耗更低能耗的前提下实现更高金属去除量的特点。使用这类刀具不仅可以降低成本,而且可以大幅提高生产效率。

超精密孔的高效加工和大批量生产

孔的加工质量会受孔深、工件夹持刚性、冷却液质量以及排屑方式的影响。

作为早前成功的产品系列变色龙钻(CHAMDRILL)和变色龙喷水钻(CHAMDRILLJET)的升级产品,伊斯卡束魔变色龙钻(SUMOCHAM)延续了快换刀头的特点,其刀头和刀槽设计均经过了改良,具有高的金属切除率以及由于可更换刀头带来的高经济性。

束魔变色龙钻(SUMOCHAM)革新的夹持机构,在提升生产率的同时,可换刀头数量更多。钻杆带螺旋内冷却通孔,更耐用,结构更可靠。

提供四种不同标准几何形体的可换刀头,分别用于钻削钢、难加工材料、铸铁和铝合金。束魔变色龙钻(SUMOCHAM)的直径范围为7-25.9 mm,钻深为1.5 xD、3.5 xD、8 xD和12xD。

束魔变色龙钻(SUMOCHAM)独特的刀槽设计,通过机械结构更好地利用了切削力。切削力被成功地转换为夹持力,利用刀槽的反作用力夹紧刀片。以至于,可理解为切削力越大,夹紧力越大。接触区域因夹持力产生较小的应变,且不会发展成为塑性变形,这使得可换刀头数至少增加至现有变色龙钻头结构的3倍。更重要的优势是,新的夹持结构使得生产率提高了50%。夹紧扭矩更低,降低了刀槽的内应力,提升了刀具寿命。刀头联接部位为圆柱形设计,且联接部位夹持区域更大,并设计有止推部位,消除了刀头被拉出而脱落的可能性。

除上述特性外,束魔变色龙钻(SUMOCHAM)系列产品还具有高刚性、大螺旋角排屑槽表面光洁度高,排屑更顺畅的特点。其切削部位具有出色的切屑控制能力,能够最大程度地减少积屑瘤现象,并可在保持高精度等级的同时采用较高的切削参数。另外,刀头夹持机构有助于延长刀具使用寿命,并使得单个钻杆的刀槽可更换刀头数更多,更经济。

一家热交换器生产商就曾向伊斯卡询求孔加工解决方案,方案要求在SAE碳素钢的管板上钻削1700个孔。

针对该解决方案,伊斯卡工程师需要实现两个目的:首先要缩短加工周期;其次是在保证相同精度等级的情况下提高生产效率和收益率。

基于上述考虑,伊斯卡工程师在方案中使用了直径25 mm的束魔变色龙钻(SUMOCHAM)。与机床先前配备的刀具相比,该钻头可以提高30%的切削速度、25%的进给率、33%的工作台进给速度,换刀时间仅为原来的10%。最终的结果是:单个工件的钻削时间缩短了40%,生产效率提高了63%,并且综合各方面因素考虑,总成本降低了21.4%。考虑到所有这些优势,热交换器生产商毫不犹豫地选择在其生产线上推广应用这种解决方案,并对刀具性能和生产效率的提升感到非常满意。

提高大直径孔的钻削效率

大直径孔的钻削是工业领域中的又一重要应用。针对该应用,伊斯卡推出了一种新型标准刀具,即束魔大直径螺旋钻(DR-TWIST)。虽然该钻头仅配备4个钻杆,但由于利用刀夹和辅助垫片可以根据需求调节刀具直径,因此其加工直径范围为61mm至80mm。束魔大直径螺旋钻(DR-TWIST)具有金属去除率高、生产效率高等优点。

束魔大直径螺旋钻(DR-TWIST)的接柄为直径50mm的削平柄,钻杆带刀夹,刀夹上可装夹规格为10,11和12mm的方形刀片(带4个切削刃)。

提供两种断屑槽形式的刀片,其合金牌号如下:

IC808/908用于钻削低合金钢、不锈钢、高温合金;IC8080推荐用于高速钻削铸铁及钢。

钻杆的排屑槽螺旋角度较大、排屑空间较宽,因此可以轻松地排出各种被加工材料的切屑。刀夹经特殊硬化工艺处理,抗切屑磨损能力更强。

提高深孔的钻削效率

深孔钻削广泛应用在汽车工业模具工业航空工业中。钻削深孔时往往采用长度直径比为20X D的硬质合金钻头。但为了提高生产效率、重复定位精度以及加工精度,我们强烈推荐在深孔钻削时采用深孔钻技术。

关于枪钻技术,伊斯卡走在了更为前沿的位置,推出了变色龙枪钻(CHAMGUN),这也推动了深孔钻技术往更深层次发展。采用变色龙枪钻,可实现驱动柄在机更换刀头;无需取下变色龙枪钻就可快速更换刀头。变色龙枪钻是非常经济的深孔钻削解决方案。变色龙枪钻(CHAMGUN)采用伊斯卡配置的塑料扳手即可轻松装卸刀头。

变色龙枪钻(CHAMGUN)设计的特殊刀槽可以更换多种刀头。刀槽和钻管之间采用一种新型的工艺焊接,以承受更高的扭矩。每个钻头刀槽均可装夹不同直径、不同几何形状、不同断屑槽的刀头,从而可用于加工各种被加工材料。

采用变色龙枪钻(CHAMGUN),可以获得高直线度,高同轴度及高同心度。另外,被加工孔的表面粗糙度也可轻松达到Ra 0.4-1.6。

变色龙枪钻(CHAMGUN)可以在机床上更换刀头,这样就无需从机床上取下枪钻。变色龙枪钻(CHAMGUN)钻杆可以装夹多种不同几何形体的刀头,因此可以用于加工各种被加工材料。

每个钻杆可装夹直径增量范围为0.2-0.3mm的标准刀头。变色龙枪钻(CHAMGUN)可钻削直径范围为9.8-16.19mm。标准刀头直径以整数为基数,以0.5mm增量递增。

伊斯卡DR-DH深孔钻主要用于钻削深度直径比为7XD及以上的深孔,可用于标准卧式铣削中心车床以及多任务机床。因而避免了采用专用机床以及特殊调试等步骤。此深孔钻接柄可夹持于机床,且无需特殊的冷却液压力或额外添加冷却泵。

DR-DH深孔钻为半标准品,其加工直径为25.4-69.5mm。

铰孔——不再是技术瓶颈,而是提高生产效率的助推器

作为快速金属切削理念的创导者,伊斯卡公司对获得更窄的公差范围以及更光洁的被加工孔表面有着不懈的追求,并最新研制了一种新型的高速铰削系统,即卡口式铰刀(BAYO T-REAM)。卡口式铰刀(BAYO T-REAM)由带有独特卡口式快速换刀机构夹持可换式硬质合金铰刀头组成,重复定位精度在3m之内,适合于加工直径范围为11.5-32mm且孔径公差范围为H7的孔。其铰刀头通过螺纹卡口夹持于硬涂层(HARD TOUCH)钢质刀杆上,铰刀头的装卸操作经由一种专用扳手来实现。为了获得更有效的润滑,延长刀具的使用寿命,铰刀的每个切削刃上均设计有一个内冷却通孔。

卡口式铰刀(BAYO T-REAM)是一种针对高速铰削应用的模块化系统,快换刀头,无需对刀时间,可以极大地提高生产效率。另外,可更换刀头的类型也多种多样,具有不同几何形体和合金牌号,还提供钎焊PCB和CBN的铰刀头。

卡口式铰刀(BAYO T-REAM)的创新设计来自于对高速铰削能力的重视。通过超大幅度增加进给量(比普通的铰削快30倍)来实现这种高速铰孔能力,而高速铰削能为大批量生产带来极大的益处,具体体现为缩短了加工时间、减少了劳动力成本以及提高了生产效率。卡口式铰刀(BAYO T-REAM)不仅可以用来铰削盲孔和通孔,还可以铰削十字交叉孔或键槽。

卡口式铰刀(BAYO T-REAM)系列的最新产品是BAYO小排屑槽铰刀

该铰刀的小排屑槽设计使得每个切削刃都能获得有效的冷却液供应。增大压力的冷却液直接喷向被加工孔的底部。由于新型刀具的BAYO小排屑槽铰刀头与工件间的间隙更小,被加工孔内部以及切削区域附近的冷却液压力可以有效地得到提高。而冷却液压力的提高不仅有利于铰刀头在高速下穿过被加工材料;有助于排屑;还使得排屑时,被加工孔表面不留下任何痕迹。另外,此款铰刀头导向块支撑得到加强,有助于提高圆柱孔的加工质量和被加工表面精度。

针对复合材料钻削的创新型解决方案

目前,复合材料钻削或许是工业领域,尤其是航空航天工业领域,面临的最具挑战性课题之一。以往,钻削复合材料时会出现破裂、分层、烧伤、表面质量差以及同轴度不佳的问题。特别在钻削层压材料或多层材料,如上层是钛合金,底层是铝合金,中间层是碳纤维增强塑料时,这些问题表现的尤其严重。

在航空航天工业中,钻削复合材料被视为一种至关重要的加工类型,铆钉孔钻削工艺对孔径、孔壁表面质量、圆度以及同轴度都有很高的精度要求。伊斯卡研发了一种安装在变形金刚(MULTI-MASTER)刀杆上的特殊刀具,采用该刀具进行插补运动,可以满足所加工孔的要求

采用该刀具的钻削加工顺序为粗加工、半精加工和精加工,最终获得所需的孔,所加工孔的直径、表面质量、圆度以及同轴度都能够满足相应的要求,并且不会产生破裂、分层或烧伤等问题。

能够满足复合材料或层压材料钻削加工要求的另一种加工方法是使用螺旋插补钻。但是,螺旋插补钻技术有其自身的局限性,并且在硬件设备上需要较多的资金投入。

结论

如今,制造商们都在努力提高自己的生产效率。越来越多的制造商正在努力优化生产过程,以期将生产成本降到最低。在孔加工领域,制造商需着重关注钻头的快速钻削以及快速有效的排屑。这两个因素外加适当的切削条件、夹具夹持刚性、较大的排屑槽,以及精心设计的冷却喷嘴,才能够保证生产效率的提高。


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