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    發電設備零件高效的深孔、多孔加工解決方案

    行業動態

    在發電設備零件的加工中,多孔和深孔的加工一直是個難題,如何在孔加工中提高效率,如何提高孔加工質量,同時又不增加成本,一直是電力設備制造商追求的目標。加工孔的工具有鉆頭、鉸刀、銑刀、車刀和鏜刀等,選擇何種刀具要根據材質和精度來確定。金屬加工微信在此聯系了眾多的刀具生產商,精選了一些刀具和加工案例,看看哪一種方案適合你。

    《金屬加工》策劃:趙宇龍


     

    伊斯卡束魔變色龍鉆

     

    作為早前成功的產品系列變色龍鉆(CHAMDRILL)和變色龍噴水鉆(CHAMDRILLJET)的升級產品,伊斯卡束魔變色龍鉆(SUMOCHAM)延續了快換刀頭的特點,其刀頭和刀槽設計均經過了改良,具有高的金屬切除率以及由于可更換刀頭帶來的高經濟性。束魔變色龍鉆升級了革新的夾持方式,在實現高生產率加工的同時,同一定位槽可更換刀頭次數也有效增加。刀體帶螺旋狀內冷卻通孔,鉆桿耐用,結構可靠??商峁?種不同標準刃口形式的可換刀頭,分別用于鉆削鋼、鑄鐵、鋁合金及不銹鋼、鈦合金、高溫合金等難加工材料。束魔變色龍鉆獨特的定位槽設計,將切削力轉換為夾持力,利用定位槽的反作用力夾緊刀片,使得切削力越大,夾持力便越大。接觸區域因夾持力產生較小的應變,且不會發展為塑性變形,這使得可換刀頭數至少增加至早期變色龍鉆頭結構的3倍。更重要的優勢是,新的夾持結構使得生產率大幅提升。鉆頭直徑范圍6~32.9 mm,鉆桿鉆深范圍1.5~12D。

     

     

    應用案例:加工管板上的孔。

    工件材料:Q345R鋼,孔徑f19.3 mm,深35 mm通孔。

    使用機床:法因,BT50刀柄,內冷卻壓力3 MPa。

    鉆桿:DCN 190-057-25A-3D,BT50側固刀柄。

    刀頭:ICP 193 IC908。

    切削速度vc=115 m/min(轉速n=1?900 r/min),進刀量f=0.29 mm/r(vf=550 mm/min)。

    加工效果:刀具壽命2000個孔。

     

    瓦爾特-蒂泰克斯 (Walter Titex) 兩個深孔鉆新產品

     

     

    瓦爾特公司完善了兩大產品系列的 2014 年標準品種供貨單。瓦爾特-蒂泰克斯 (Walter Titex) X·treme Pilot 180 帶內冷和 180°鉆尖角的整體硬質合金鉆頭,將來可在 3 ~20 mm 的直徑之間選擇。另外,除了瓦爾特-蒂泰克斯深孔鉆家族中的 X·treme D50 標準刀具,瓦爾特現在也提供長度達 l/Dc 70 的非標刀具。加工深孔時一般需要先鉆引導孔或起始孔。X·treme Pilot 180 是在傾斜或球形表面上加工引導孔和進行倒角的正確選擇。X·treme Pilot 180 的另一個應用是加工平底孔。比如,在加工預鑄孔或需要一個螺栓定位面時,就需要這種鉆頭。由于鉆尖角為 180 °,當不是加工引導孔而是要在困難的表面上加工平底孔時,X·treme Pilot 180 是一個不錯的選擇。

    瓦爾特-蒂泰克斯 (Walter Titex) XD Technology 是帶內冷的整體硬質合金孔加工刀具,名稱中的“XD”意為“極深”,直徑 2 ~16 mm。X·treme D50 是標準產品中最年輕的代表,其提供的尺寸范圍從 4.5 ~9 mm,配合乳劑或油劑使用。其獨特之處在于,使用者不需要高壓冷卻液系統或深孔鉆床,2 MPa 的壓力就已完全足夠,而這個壓力對很多加工中心來說是都能提供的。

    為什么切削加工企業現在應當測試 X·treme Pilot 180 和 X·treme D50 的性能,瓦爾特孔加工高級產品經理 Helmut Gschrey 給出了解釋:X·treme Pilot 180 是萬用刀具,同時,它也可以單獨發揮作用,當表面不平整而又需要一個絕對精確、平整的孔底時,最能發揮它的優勢了。所有常見材料均適用。

     

    X·treme D50 與瓦爾特-蒂泰克斯 (Walter Titex) XD Technology 團隊的其他成員一樣,在實現高精度的同時,一次達到所需鉆深而無需退刀。與單刃槍鉆相比,生產效率最多能提高10倍。尤其在貫穿孔或出口為斜面的條件下,取得了非常好的結果。TTP 涂層、四條刃帶和一個拋光排屑槽 ——形狀堪稱完美。

     

    肯納高效復合鉆頭

     

    高效復合鉆頭是在可轉位刀片鉆頭的基礎上衍生的一種高效鉆頭,一般加工f40 mm以上的孔。復合鉆中心的鉆頭為高速鋼或者硬質合金材質,周邊的刀片為涂層硬質合金刀片,應用于大型鏜銑床及滑座鉆床的孔加工,機床功率要求較高。

     

    復合鉆頭適用于高速切削。加工鋼材時,切削速度vc=80~120

    m/min;用涂層刀片時,切削速度vc=150~300 m/min。加工效率高。中心鉆可重磨,周邊外側刀片可轉位使用,節省輔助時間。不受空間限制,斷屑及排屑性能好。鉆柄內部采用內冷卻結構,鉆頭刀片壽命更高。鉆頭剛性好,加工后孔位偏斜較小。鉆頭加工孔徑可調整,利用調整外側刀塊,來改變鉆孔的直徑。

     

    應用實例:加工汽缸中分面上直徑70mm螺栓孔,深度95 mm。

    工件材料:ZG20CrMoV。

    切削參數:vc=100 m/min,f=0.10 mm/r。

    加工效果:刀片壽命47孔。

     

    株洲鉆石可轉位刀片鉆頭

     


    可轉位刀片鉆頭

    ZTD02/03/04/05系列淺孔鉆為可轉位刀片鉆頭,主要用于長徑比在5倍以下的孔加工,廣泛應用在發動機、模具、風電零部件等各行業孔加工領域。刀片有PM、EM兩種槽型,其中PM槽型刃口強度較好,適合鋼、鑄鐵等材料的鉆削加工;EM槽型刃口鋒利、強度高,抗沖擊性能更好,刀片滿足加工粘性材料的要求,適用于奧氏體不銹鋼等粘性材料的加工。

     

    內刃刀片YBG212SPGT*-PM槽型 外刃刀片YBG205 SPGT*-EM槽型

    鉆削過程中內刃速度低,工況惡劣,對刀片的韌性要求高。建議內刃選擇綜合性能好的YBG212牌號刀片,外刃選擇耐磨性好的YBG205牌號刀片。

     

    全新表面處理的鉆體,極大提高耐磨性能和抗腐蝕性能,其高抗扭能力可承受更高的進給,有效提高加工效率;更為廣闊的排屑空間,加上良好的螺旋沖液角度,使排屑更加順暢;螺旋孔成形采用加熱、扭制工藝,芯厚小,刀體的強度更好,容屑槽沿刀具的纖維化流向,切屑排導能力強,不易出現擠屑現象,可加工的孔深范圍增大;具有良好的刀片安裝角度,切削過程振動小,刀片重復定位精度高,鉆孔精度和表面質量更優。

     

    應用實例:回轉支撐鉆孔。

    工件材料:50Mn。

    機床:沈陽機床數控鉆床。

    刀片:ZCC SPGT07T308-PM。

    切削參數:vc=120 m/min,vf=160 mm/min,鉆削深度L=90 mm。

    加工效果:提高了刀片壽命及穩定性,滿足加工要求。表面粗糙度值小,刀具跳動0.07 mm,加工孔偏差0.1 mm,滿足要求。

     

    OSG兼顧效率與成本的WDO鉆頭

     

     

    有一位客戶在耐熱合金上鉆孔時效率較低,希望在深孔加工時進一步的優化。為滿足市場需求,這家客戶需要進行很多深孔加工,客戶使用MAZAK車床配以f10 mm的高速鋼鉆頭進行加工,切削速度為20 m/min,每轉進給量33 mm/min,客戶對于切削的進給速度設置得十分緩慢。根據圖樣要求,加工零件的孔兩端的同軸度十分重要,鉆頭在加工多個深孔以后,同心度也是需要保證的,客戶希望把現在的鉆頭替換成20倍徑的硬質合金內冷鉆頭。OSG推薦f10 mm 8D和f7.6 mm 20D的WDO鉆頭進行測試加工。WDO系列是OSG最新推出的硬質合金內冷鉆頭,使用了最新的橫刃設計,OSG最新的硬質合金材質以及OSG專利的涂層,用于提高鉆頭的使用壽命。WDO鉆頭特殊的橫刃設計,在加工碳素鋼和鑄鐵時可以顯著提高刃帶的耐磨損性。加工時順暢的排屑性還可以進一步降低鉆頭加工時的阻力矩,使WDO系列產品適應不同的加工環境。WDO系列鉆頭的尺寸也十分齊全,可以根據不同的加工設備,不同的加工要求進行順暢的加工。

     

    測試加工前,客戶花費了一定的時間對中心高進行調整,使圓跳動誤差盡量減小。在使用f10 mm的鉆頭時,客戶將切削速度設置為100 m/min,進給量0.3 mm/r,進給速度0.8 m/min,并在切入時將進給速度降低一半以確保鉆頭在直線切入時不會因為鉆頭的甩動使鉆尖發生不必要的磨損。切入后時把進給速再恢復到原先設定的數值,加工時間從2.02 min縮減到了1.37 min。但是他們并不滿足現狀,在加工2?000個零件后鉆頭仍然可以使用,而原先的鉆頭只能加工到500個孔左右。經過這樣的改善,客戶還是十分希望OSG能在加工刀具方面給出更多的建議。

    另一位客戶是一家從事精密加工的公司,核心的產品包括高附加值的精密機械零件的加工與組裝。這家公司的客戶對于零件的公差要求都十分嚴格,需要對金屬與塑料部件進行精密的銑削與車削加工,往往通過一個樣品,制造出成千上百個同樣的零件。業務的范疇主要涉及發電設備、航空航天,汽車等行業。

     

    最近這家公司接到了一個加工旋塞閥閥芯的訂單并在加工后進行組裝。每個工件都需要進行孔加工,加工的材料為SUS303不銹鋼??蛻羰至私獠讳P鋼零件加工,但是為了滿足加工不同產品而使用不同尺寸的鉆頭,并且在加工新產品時才有更加行之有效的方案。他們的工藝人員十分希望優化當前加工工藝,所以OSG推薦了3D的WDO鉆頭進行測試加工??蛻糇罱K準備在西鐵城的自動車床上進行測試加工。切削參數為轉速1800 r/min,進給量0.01 mm/r,加工深度48 mm,并且配合高壓切削液供給系統,加工時不進行中心孔加工。

     

    幾周后對這家公司的產品經理進行了回訪并詢問WDO的表現情況,當產品經理告訴我鉆頭加工了8000個孔后,我們被震驚了。這表明鉆頭加工了381 m的長度??蛻魧τ谶@個測試結果十分驚喜,并沒有要求更進一步的提高??梢哉f為了提高成本效率和質量,推薦WDO鉆頭是一個漂亮的大滿貫。經過這個新訂單的測試成功,客戶計劃每年在一臺機床上生產數千個同樣的零件,因為這個零件生產的技術也已經十分成熟了。

     

    松德橋式鏜刀

     


    大型鋁合金橋式粗精鏜刀

    傳動系統是風能傳動裝置的心臟,對風能的傳動裝置返修也是不允許的,故對此系列加工的質量及可靠性提出了更高的要求。對于輪轂及主軸承座中的大孔,傳統的精銑加工工藝的低品質及低效率,顯然已經無法滿足現今的要求。松德公司推出的大型鋁合金橋式粗、精鏜刀能夠很好地解決這一問題,并且在孔徑為850~3300 mm這一范圍內標準系列化,單把刀具的孔加工范圍可達到640 mm。

     

    傳動系統的孔以前要求控制在H7精度以內,使用松德的精密鏜刀可滿足實際加工生產的需求,并且能夠將整系列孔公差達到中間公差的80%,也就是說使用后孔的精度在實際生產中已經達到了J6級別,即H5的加工質量。另外,此款刀具因其采用的是輕型鋁合金材料,不需要擔心在鏜床上的重量限制,刀具比原鋼材減輕重量60%,并且不影響調整使用。

     

    應用實例:精鏜輪轂孔,孔徑2015 mm,深185 mm。

    機床型號:TK6916;功率:52 kW;主軸類型:BT50;夾具工況:安裝穩定;切削液:10%乳化液,連續加工;工件材質:QT250,材料均勻且無雜質;材料硬度:248 HBW;加工前狀態:孔已粗加工,余量均勻。

    解決方案如下:

    不同刀具加工對比如附表所示,所用刀具,加工工件以及加工圖如下圖所示。


    工件、刀具及加工過程

     

     

    結語

     

    一些有遠見卓識的公司會主動使用最新的切削刀具的技術以順利完成新的訂單任務,在加工高精度零件的情況下最大限度地提高加工效率、降低成本的同時還保證了產品的質量。越來越多的制造商正在努力優化生產過程,在孔加工領域,制造商需著重關注刀具的快速切削以及快速有效的排屑。這兩個因素外加適當的切削條件、夾具夾持剛性、較大的排屑槽以及精心設計的冷卻噴嘴,就能夠保證生產效率的提高。

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