硬质合金钻头的加工稳定性

在实际的孔加工操作中,除了考虑钻孔精度要求外,选择硬质合金钻头时还需考虑加工机床的稳定性。机床稳定性对于硬质合金钻头的安全使用寿命和钻孔精度至关重要,因此需要仔细检验机床主轴、夹具及附件的工作状态。此外,还应考虑钻头自身的稳定性。

整体硬质合金钻头刚性最好,因此可达到很高的加工精度。而硬质合金可转位刀片钻头的结构稳定性较差,容易发生偏斜。这种钻头上安装了两片可转位刀片,其中内刀片用于加工孔的中心部分,外刀片则加工从内刀片至外径处的外缘部分。由于在加工初始阶段只有内刀片进入切削,钻头处于不稳定状态,极易引起钻体偏斜,且钻头越长,偏斜量越大。因此,在使用长度超过4D的硬质合金可转位刀片钻头进行钻削加工时,在开始钻进阶段时应适当减小进给量,进入稳定切削阶段后再将进给率提高到正常水平。

焊接式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头是由两条对称切削刃组成可自定心的几何刃型,这种具有高稳定性的切削刃设计使其在切入工件时不需要减小进给率,只有当钻头倾斜安装与工件表面成一定倾角切入时例外,此时建议在钻入、钻出时将进给率减小30%~50%。由于此类钻头的钢制钻体可产生微小变形,因此非常适合用于车床加工;而整体硬质合金钻头由于脆性较大,用于车床加工时较易折断,尤其当钻头定心状况不佳时更是如此。

硬质合金钻头

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硬质合金钻头的孔加工精度

孔加工、尤其是精密孔加工,常常成为生产中的关键。影响孔加工精度的因素很多,从全面质量 管理观点来考虑,它是由机床(包括夹具)、工件毛坯或材料、加工方法、测量和操作者五大因素决定的。

在机械加工中,有时会面对一些位置精度及同轴度要求极高的零件。这类零件的孔加工精度受机床自身精度、装夹定位误差、被加工材料及加工刀具等多种因素的影响而难以满足设计要求。一般来讲,位置精度要求公差小于0.03mm,同轴度要求公差小于0.03mm的零件,均属于形位精度要求极高的零件。在加工时若不能及时排除上述各种因素的影响,加工质量则无法保证。

硬质合金钻头分为整体硬质合金钻头、硬质合金可转位刀片钻头、焊接式硬质合金钻头和可更换硬质合金齿冠钻头。选用硬质合金钻头时,首先需要考虑钻削加工的尺寸精度要求。一般来说,被加工孔径越小,其公差也越小。因此,钻头制造商通常根据被加工孔的名义直径尺寸对钻头进行分类。在上述四种类型的硬质合金钻头中,整体硬质合金钻头的加工精度最高(φ10mm整体硬质合金钻头的公差范围为0~0.03mm),因此它是加工高精度孔的最佳选择;焊接式硬质合金钻头或可更换硬质合金齿冠钻头的公差范围为0~0.07mm,比较适合一般精度要求的孔加工;安装硬质合金可转位刀片的钻头比较适合重载粗加工,虽然它的加工成本通常低于其它几种钻头,但其加工精度也比较低,公差范围为0~0.3mm(取决于钻头的长径比),因此它一般用于精度要求不高的孔加工,或者通过换装镗刀片完成孔的精加工。

硬质合金钻头

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表面活性剂用量对仲钨酸铵粒度的影响

表面活性剂A用量对仲钨酸铵粒度的影响

由上述试验结果可知,当表面活性剂A用量为1000mgkg时,晶体粒度为132,晶粒度还不够细,需继续增加表面活性剂A的用量,选择用量为20004000700010000mgkg进行试验,结果见图8

表面活性剂A用量对仲钨酸铵粒度的影响

 

由图8可知,随表面活性剂A用量的增加,晶体的生长速率减慢,APT粒度有较大幅度减小,但增加到约7000mgkg后其粒度变化很小。试验结果表明,表面活性剂A用量在700010000mgkg范围内APT粒度可达5

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表面活性剂加入时间对仲钨酸铵粒度的影响

考察加入时间对粒度的影响,可对比了解表面活性剂AAPT生长期抑制作用的效果。结果见表2

由表2可知,晶核出现时刻加入表面活性剂A对减小晶体生长速率,抑制晶体生长,降低APT粒度的效果比蒸发结晶前加入明显,即抑制晶体生长作用明显,但会导致晶体形貌不一致,粒度极不均匀,升温结束时加入对粒度降低不明显,因为高温时表面活性剂A可能会有一定程度的挥发,使作用降低。而晶核出现时加入虽然温度也较高,但此刻由于溶液中已有晶核产生,晶核会对其产生较强的吸附力而挥发较少。所以选择在蒸发结晶前加入表面

活性剂A为宜。

表面活性剂A加入时间对仲钨酸铵粒度的影响

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表面活性剂种类对仲钨酸铵粒度的影响

选用3种不同类型的添加剂分别进行试验,阴离子表面活性剂A、阳离子表面活性剂B和非表面活性剂C,添加量均为1000mgkg。结晶温度45℃,搅拌200rmin,钨酸铵溶液浓度为272gWOL,将添加剂加入钨酸铵溶液经充分搅拌均匀后再进行蒸发。结果见表1

由表1可看出,阴离子表面活性剂A和阳离子表面活性剂B都能使成核诱导期明显增加并抑制晶体的生长,(结晶诱导期即溶液pH=8为晶核出现的时间)使APT粒度变细。但阴离子表面活性剂A对降低仲钨酸铵粒度的效果更明显。添加阴离子表面活性剂A后仲钨酸铵晶体形貌较好,粒度比较均匀(见图7)。这种表面活性剂导致晶体形貌的改变可能是由于表面活性剂优先吸附在APT的特定晶面上,使该晶面的生长受到抑制,从而导致晶体的形貌发生改变。

比较图3和图7中仲钨酸铵的晶体形貌可知,不加添加剂结晶的APT为针状条形,添加阴离子表面活性剂A后结晶的APT主要为立方体形。这是因为,早期生成的APT晶粒为针状条形,其两端由于生长较快而表面粗糙(由图7电镜照片可看出),特别容易吸附阴离子表面活性剂A,因此使两端的生长受到较大的抑制。随着结晶过程的进行,APT晶粒逐渐由初期的针状条形转变为近立方体形。

仲钨酸铵

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搅拌强度对仲钨酸铵粒度的影响

钨酸铵浓度272gWO/L,结晶温度为45℃,选择搅拌速度为400r/min、300r/min、200r/min、100r/min、50r/min、0r/min。结果见图5。

试验表明,在0~70r/min范围内,粒度随搅拌的加强而增大,当为50r/min时仍有轻微的团聚。搅拌能增加固体与液体间的相对运动速率,从而加

快晶粒的长大速率,晶粒度增加。当搅拌转速增加到一定程度后(大于70r/min),晶体粒度开始变细。这是因为转速增加,晶体生产速率由扩散控制转为

表面反应控制,液流冲刷和颗粒碰撞造成二次成核增多,成核速率升高,晶粒度变细。所以搅拌既可阻止聚集体的生成,又可使晶体破碎和二次成核加剧,影响仲钨酸铵的均一性。200r/min后曲线趋于平缓,粒度变化不大,但在400r/min时,粒度明显下降,晶体破碎现象严重(见图6)。

搅拌强度对仲钨酸铵粒度的影响

钨酸铵溶液浓度对仲钨酸铵粒度的影响

钨酸铵溶液浓度对仲钨酸铵粒度的影响

选择钨酸铵浓度272~160gWO3/L,结晶温度为45℃,搅拌速度为200/min进行浓度试验。结果见图4。

钨酸铵溶液浓度对仲钨酸铵粒度的影响

APT的粒度随溶液中WO浓度的升高而减小。这主要是因为溶液中WO浓度较高时,过饱和度大,晶核形成速度快,由于晶粒数量多,单粒晶体长大速度相对较慢,结晶颗粒不易长大,得到的晶体较细。本实验选择钨酸铵溶液浓度为272gWO3/L。

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结晶温度对仲钨酸铵粒度和形貌的影响

以初始浓度为272gWO/L钨酸铵溶液,在搅拌速度200r/min下,结晶温度分别为70℃、60℃、50℃、45℃、30℃做温度影响试验。结果见图2。

由图2可知,随着温度的升高,晶体粒径逐渐增大。在温度低于50℃下结晶,得到细小针状仲钨酸铵结晶;在温度高于50℃下结晶,得到大颗粒片状仲钨酸铵结晶。在50℃和45℃结晶时的晶粒度相差不大,因为50℃时的晶形有两种,片状和针状(见图3),片状少量。
结晶温度对仲钨酸铵粒度和形貌的影响

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硬质合金导轨螺旋立铣刀 Ⅲ

本文第2部分谈到硬质合金导轨螺旋立铣刀是在标准螺旋立铣刀基础上改进而成,主要为增加齿数,改变螺旋角,缩短切削刃长度,提高了加工效率和精度。本部分继续说明硬质合金导轨螺旋立铣刀的工作效率和性能提高。

硬质合金导轨螺旋立铣刀问世后经过了大量的加工测试和生产运用。通过切削试验可得出结论:8刃新硬质合金导轨螺旋立铣刀与以前同规格硬质合金力铣刀相比,不仅刀具耐用度提高了2倍,而且生产效率分别提高11%和38%。下图为某家公司使用后的切削对比表:

硬质合金导轨螺旋立铣刀加工效率表

(未完待续。本文分为若干部分,这是第3部分,第2部分请参考:http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/80530-ti-10409

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硬质合金导轨螺旋立铣刀Ⅱ

本文第1部分谈到精铣加工高精度直线导轨是高难度的工作,国产和进口立铣刀都有缺陷,需要发展专用的精密硬质合金导轨螺旋立铣刀。本部分继续说明硬质合金导轨螺旋立铣刀的改进特征。

硬质合金导轨螺旋立铣刀是在标准螺旋立铣刀的基础上作了较大改进,虽外形相同,但切削的效果明显不一样,主要改进有如下几方面:

1、常规标准螺旋立铣刀,不论国内外产品,刀具均采用密齿结构,如Φ50mm常规标准铣刀z=6,精铣导轨铣刀z=8~10,这样同时加工的齿数增加,切削稳定。

2、刀具几何参数改变,螺旋角不相同,1刃为25°,相邻1刃为30°;减小端面付偏面(俗称刀隙角)并改进端面修刀刃。侧切削刃留白刃为0.07mm,表面粗糙度需达镜面要求。

3、切削头部切削刃长度缩短,取刀具直径的1/2,刀体淬火硬度58~60HRC。硬质合金导轨螺旋立铣刀在多年来的实践中均取得了很好效果。

硬质合金导轨螺旋立铣刀

(未完待续。本文分为若干部分,这是第2部分,第1部分请参考:http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/80529-ti-10408;第3部分请参考:http://news.chinatungsten.com/cn/tungsten-information/80531-ti-10410

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