硬质合金铰刀及其标准化

  硬质合金铰刀作为一种高效切削工具问世以来,已越来越广泛地被采用。在ISO的硬质金P, M和K类基础上,我国发展生产了碳化钨、碳化钻、碳化钛、碳化钽和钴等硬质合金材料,突破了高效铰削这一难关。但是,对硬质合金铰刀如何正确设计、加工,特别是硬质合金铰刀各参数如何达到合理安排,使其标准化、优选化和系列化,并获得满意的经济效果,还是一个值得重视的课题。

    1.硬质合金铰刀
(1)刀具的几何角度。高速钢铰刀与硬质合金铰刀(见附图)的切削原理是不一样的,高速钢铰刀主要依靠切削刃的锋利来获得较低的表面粗糙度值,而硬质合金铰刀主要是依靠挤削获得较低的表面粗糙度值,所以刀具的几何角度也要求与一般高速钢铰刀有所不同。根据切削原理,切削粘而软的低碳钢铰刀,要求切削刃锋利,所以刀具选用正前角和较大的后角。这样能减小切削抗力,但为了增加刀尖强度,不致于轻易崩刃,我们设定刀具前角γ0=3º,刃倾角λs=20º,后角α0=20º,刃带宽ba1=0.5~0.6mm时(铰刀φ20~φ25mm),能得到较好的切削效果。此时,铰削后孔的表面粗糙度值Ra=3.2~1.6µm,且刀具也有较高的寿命。
 
  (2)刀具材料的确定。刀片材料对刀具的寿命有直接影响。用YT15、YA6、YW1、YT5及YW2五种不同材质的刀片制成铰刀后进行试验,其效果也各不相同。用YT15材质制造铰刀,加工出的孔表面粗糙度值低,但在切削过程中刃口区易崩落,YT5和YA6材质制成的铰刀,铰削后的表面粗糙度值Ra=3.2~1.6µm,但刀具相对其他刀片材料来说磨损快、寿命低。YW1材料的铰刀,铰削后表面粗糙度值Ra=1.6µm,但由于刀片抗弯强度较低,所以常出现崩刃。YW2制造的铰刀,相对上述各种牌号的铰刀来讲,其在加工低碳钢时,铰孔后表面粗糙度值低(Ra=1.6µm),且刀具寿命高。
 
(3)刀具结构的改进。为了克服低碳钢硬度软且粘性大的特点,铰刀结构将其头部设计制造成具有一定角度的导向头。这种导向头既能起到刀具在切削时的刃部导向作用,使孔加工获得较好的直线性;又能将残余的切屑向孔的前方推出,不会使切屑排出困难,切屑挤在铰刀的槽内,造成积屑较多拉伤孔壁,破坏孔的表面质量。刀具结构采用了较大的刃倾角,不但可以使铰刀切入平稳,而且切屑能顺利排出,同时为了使切屑有足够的容屑空间,因此刀齿数较标准铰刀要适当减少。

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