应用于螺纹加工的新型TLSC挤压丝锥
2013-11-02

 

以汽车零部件加工为例,使用的机床从分开进行每个工序的专用机转变逐渐转变为在一台机床上可进行几个工序,这样客户也会开始考虑加工时实现无人化和少人化。随之而来,很多客户也提出,希望将以前加工时使用的非水溶性切削油更换为非氯性的水溶性切削油,使整个加工过程更为环保。

  另外,阻碍无人化和少人化加工的重要因素之一,就是在使用切削丝锥时,由于加工时产生的切屑经常发生的问题,比如切屑缠绕在工具上(图1)。为了防止这种问题的发生,现在很多客户都更加偏向于使用加工时不产生切屑的挤压丝锥。但是,在加工汽车零部件时常用的工具大多大径都在6mm以上。而大径超过10mm的挤压丝锥在钢件加时加工难度很大,在使用水溶性切削油时,无法确保丝锥很好的寿命及切削速度。

  OSG最新的挤压丝锥S-XPF,就可以解决这些问题,这是一款能实现以往加工时很困难的使用非氯性水溶性切削油的钢件加工的挤压丝锥。

  
图2  内螺纹牙形的不同

  如上面所说,挤压丝锥的特征是没有切削刃而以塑性变形来加工内螺纹。使用挤压丝锥的优点有两方面,一是进行攻螺纹加工时不产生切屑,二是丝锥本身的折损扭矩高。但是与此同时,也有以下需要注意的事项:因为是利用塑性变形加工,所以加工件只限于延展性比较好的材料;被加工面一定要具有充分的润滑和冷却环境;其底孔径跟切削丝锥的不同;底孔的精度管理比较困难;形成的内螺纹形状与切削丝锥加工出的不同(图2)。利用塑性变形形成的内螺纹小径部具有凹陷形状。这是跟使用切削丝锥加工出的牙形形状所不同的,如果凹陷会影响到内螺纹品质的话不能使用挤压丝锥;与切削丝锥相比,攻螺纹扭矩很大。挤压丝锥的攻螺纹扭矩大约为切削丝锥的两倍。因此,在使用切削丝锥时,机床、刀柄等容量已接近最大限度的话,机床可能会停止运行。

  挤压丝锥S-XPF

  使用以前的挤压丝锥时要有些前提,比如对钢件的加工一定要有充分的润滑(使用非水溶性切削油等)。如果使用水溶性切削油等,或者在润滑没那么好的情况下使用,无法充分发挥它的功能。具体来说,在使用水溶性切削油的情况下,如果使用以往的挤压丝锥,攻螺纹加工时的发热量非常大,促使丝锥的磨损,也可能在内螺纹上发生烂牙等比较严重的问题。

  针对这个问题,S-XPF挤压丝锥有以下几种对应处理:螺纹部设计最佳化;将螺纹部长度变短;使用兼具耐磨损性和韧性的母材;使用V涂层的表面处理。

  如果以下两件事达成,也能得到后续的功能。首先是抑制攻螺纹加工时发热情况,使用S-XPF时的发热量有所抑制。因为温度记录器的特性原因,在外部供油的情况下很难测定。所以这一结果是在使用攻油牙膏的情况下得出的。其次是攻螺纹扭矩的降低减轻,在外部供油(水溶性切削油)的情况下以15m/min的切削速度加工SCM440(30HRC时,以同样的切削条件加工,S-XPF的扭矩比以往产品降低40%。

  下面讨论加工件的硬度和功能。在这里比较需要关注的是调质钢(25HRC~35HRC)。以往在使用非氯性水溶性切削油的情况下用挤压丝锥进行加工是比较困难的。但使用S-XPF后就可顺利进行加工。并且,在加工低到高碳素钢时刀具寿命也很好。

  螺纹加工用刀具的展望和S-XPF适用范围的扩大

  今后,对环保以及高速加工的需求会越来越多。现在已经有很多客户希望攻螺纹的MQL化(半干式加工)。

  S-XPF挤压丝锥有发热量少、加工扭矩低的特征,所以它也能够对应MQL加工的工艺。

  在使用MQL用植物性油剂(50cc/h)内部供油的情况下,加工S50C。之前有很多客户认为加工速度越低寿命越好。

  可实际上,加工速度20m/min时刀具的寿命最好,太慢或者太快都不理想。产品的设计和使用环境会导致这样的现象。但是最佳切削数据的选定是在MQL用工具的开发过程中的课题之一。另外,在挤压丝锥的MQL化,对底孔质量的要求会越来越高。为了更稳定的攻螺纹加工,也继续开发包括底孔用加工工具(钻头等),希望能给客户提供综合性的加工工艺。