1.提要
在現代製造業中, 大家都在尋求如何能更進一步地提高產品的品質, 縮短製造周期, 降低生產成本, 提高生產效率.
在切削加工行業中, 都在推進如何對應難加工材料, 如何可節省加工的準備時間等各種辦法來提高加工效率. 而如何能提高粗加工的加工效率是最快捷地提高加工效率的方法. 現在, 為了實現大切屑排出量, 加大外周切削刃角度的機夾式高進給刀具廣泛普及. 而另一方面, 從可以以實際R角大小來切削, 可便捷地管理加工餘量的觀點上來考慮, 仍有很多地方在使用圓刀片刀盤. 而過去被廣泛使用的圓刀片刀具, 現在大幅改善了它的加工效率及刀具壽命.
本文章將介紹兼具鋒利度, 及強度, 並可提高生產性的圓刀片機夾式刀盤【雙面旋模】(圖1)的特點, 切削性能及加工實例.
2.雙面旋模的特點
2.1.刀片的特點
雙面旋模, 採用的是單面使用4個刃口, 雙面共可使用8個刃口的刀片, 幫助用戶降低其運營成本. (圖2)同時刀片的外周切削刃採用的是獨特的螺旋刃設計, 因此, 兼具鋒利度, 及刃口強度, 實現穩定的高效率粗加工.
2.2.刀片的裝夾機構
傳統的圓刀片裝夾方式, 在加工中, 從使用刀片外周側面的R形狀部開始, 產生不規則的切削負荷變動, 刀片也隨之跟著竄位, 從而導致刀具的壽命變短的問題.
因此, 為了提高刀片的緊固效果, 雙面旋模的刀片, 採用了外周側面設置8個拘束平面的獨特防竄位機構. 同時, 這些拘束平面均為正角角度, 與刀體形成楔子形狀, 可牢固緊扣刀片(圖3), 使刀片的外周與刀體刀座面緊密貼合, 在使用中不僅可防止刀片移位, 同時可以預防刀片向上竄位, 實現穩定的高效率粗加工.
2.3.耐熱衝擊性優良的新PVD材質 'JC7560P'
在面銑粗加工中, 由於切削熱及衝擊導致熱龜裂, 從而引起崩刃使刀具壽命變短的問題很常見. 並且, 一旦出現熱龜裂引起的崩刃, 哪怕是很微小的崩刃, 都會增加切削時的阻力, 及暴露刀具基材, 加快刀具的磨損.
雙面旋模的刀片, 採用了新開發的PVD塗層材質 'JC7560P' . (圖4)本材質採用了耐熱龜裂性及耐崩刃性優良的硬質合金基材, 及新研發的新塗層, 它是由耐磨損層膜, 低摩擦係數且耐氧化性優良的耐熱層膜等多層組成而成的塗層. 強化基材-塗層間及各塗層間的密著性, 掌控好耐熱龜裂性, 耐崩刃性, 耐磨損性能的平衡, 實現穩定的長壽命加工. 同時, 塗層表面為金色色調, 更易識別刀片每個刃口的使用情況及磨損情況.
從上記材質的特性可以看出, 雙面旋模可以用於HRC35以下的較硬材質的高效率, 長壽命加工.
2.4.刀體的特點
刀體採用了將耐熱性優良的強韌性鋼進行表面特殊GN處理的【G-BODY】. 這種【G-BODY】刀體表面硬度高達HRC65以上, 具有高硬度, 耐熱變形強, 且高剛性, 刀體耐用性及刀片壽命比傳統產品提高30%以上, 在殘酷的加工環境下亦能發揮出其威力. 並且, 還具有防切屑粘附及防鏽效果.
另外, 可兩面使用的面銑在粗加工中, 其排屑性一般會比傳統的單面使用型刀片要難, 而雙面旋模採用了最佳的容屑溝槽形狀設計 , 確保了其排屑性能.
3.雙面旋模的切削性能
3.1.切削阻力測評
(圖5)是加工碳素鋼(S50C)的切削阻力測評結果. 加工機床使用的是BT50的立式加工中心.
刀盤型號: EXTDM-5050R-12-22(φ50×5N)
刀片型號: RNMU1205MOE-MM
刀片材質: JC7560P
加工參數: VC=180m/min, fz=0.6mm/刃, Ap=1mm, ae=30mm, 順銑, 風冷, 僅1片刀片加工.
雙面旋模與本公司傳統產品(單面使用型圓刀片)的切削阻力比較. 一般的雙面使用型刀片與單面使用型刀片相比, 由於其幾何形狀的制約, 雖提高了刀片的刃口強度, 但其切削阻力也有變大的傾向. 但是, 雙面旋模如前文所述, 由於採用了獨特的螺旋切削刃形, 有效降低了切削阻力, 實現同單面使用型刀片同等的切削力.
3.2.刀具壽命測評
(圖6)是加工馬氏體不鏽鋼系(SUS420J2)的刀具壽命測評結果.
加工機床使用的是BT50的加工中心.
刀盤型號: EXTDM-5050R-12-22
刀片型號: RNMU1205MOE-MM
刀片材質: JC7560P
加工參數: VC=260m/min, fz=0.3mm/刃, Ap=0.5——2.5mm(包含1°的傾斜切入加工), ae=30mm, 順銑, 風冷, 僅1片刀片加工.
雙面旋模與本公司傳統產品(單面使用型圓刀片), 其他公司同等產品(雙面使用型刀片)的加工壽命比較. J公司產品加工長10m, L公司產品加工長25m, 切削刃口發生崩刃, 不能再繼續使用. 而雙面旋模切削長度長達40m, 仍屬於正常磨損. 另外, 雙面旋模與本公司傳統產品(單面使用型圓刀片)的1刃加工長同等, 而雙面旋模的刀片可雙面使用, 每一片刀片的加工總長是單面使用型刀片的2倍, 從而實現刀具成本的降低, 提高現場的生產效益.
4.雙面旋模的加工實例
(表1)介紹的是在模具配件的粗加工中, 使用雙面旋模(EXTDM-5050R-12-22, φ50×5N)來改善加工效率及刀具壽命的加工實例. 是一個在被稱為難加工材料的INVAR材料的加工中, 雙面旋模與傳統產品相比, 加工效率提高約1.2倍, 刀具壽命延長1.3倍的加工實例. 雙面旋模由於採用了可實現降低切削阻力的刀片形狀及提高耐崩刃性能的新材質, 刀片沒有發生崩刃現象, 加工過程穩定, 刀片屬於正常磨損. 因此, 可穩定使用全部的刃口, 多刃口的設計為實現刀具成本的降低作出不小的貢獻.
5.總結
以上, 闡述了實現高效率加工的機夾式刀具 '雙面旋模' 的特點及性能. 本文章介紹的以加工難材料為中心的加工實例, 但 '雙面旋模' 從一般鋼到預硬鋼都可輕鬆應對. 使用 '雙面旋模' 可增加每單位時間內的切屑排出量, 有效降低製造成本.
在切削加工中, 大家都在追求生產效率的提高, 更進一步的降低製造成本. 今後, 黛傑仍將繼續與用戶融為一體, 為用戶提供適用用戶需求的新產品, 新加工技術!您的肯定, 是我的動力!