J.F. Frederick公司以往在Inconel 718高温合金零件上加工直径为4.76mm的孔时,需经过钻中心孔、钻孔和铰孔三道工序,而且钻孔时只能选择8.5m/min的切削速度,并在平均钻18个孔后就需对刀具进行重磨。
为了降低生产成本,J.F. Frederick公司决定使用Kennametal公司新开发的SE 284 Dynapoint钻头(如图)。为满足高温合金材料的加工需要,这种钻头的横刃部被设计成具有很大切削面积的正前角,这种结构大大减小了轴向切削力,并有利于切屑的自由排出。新钻头取消了钻中心孔和铰孔工序,在23m/min的切削速度下进行加工也同样能够达到精度要求,同时,钻头在加工150个零件后才需进行重磨。因此,每个零件的加工成本由原来的0.15美元下降至0.11美元,并使加工时间由原来加工一个零件需54s减少到5.1s,减少90%以上同时也使得每批量的加工费用由2096美元减少至396美元。
为提高生产效率,J.F. Frederick公司在新购置的Tsugami FMA5-II卧式加工中心上加工上述直径为4.76mm的孔,该卧式加工中心配置有结构紧凑的立式托盘式自动换刀系统,排屑非常方便,能进行24h无人化操作。
由Inconel 718高温合金制成零件的硬度为RC38,属难加工材料,尤其难于钻削。由于其强度高、韧性好,加之镍含量相对较高、粘性大,因此很容易粘刀,钻头容易磨损,导致切削力增大,引起切削刃崩碎、破裂。为避免切削刃过早地破损,J.F. Frederick公司使用了含钴量较高的高速钢钻头,但这种钻头只能在低切削速度和低进给速度条件下进行加工,且切削时间长,而且钻头还是会很快在切削刃、钻尖和切削刃转角处崩碎、破裂,不仅如此,钻头还容易在钻孔一开始就钻偏,这些问题迫使他们在钻中心孔工序增加预先导向。
J.F. Frederick公司认为,必须大胆地改进他们的钻孔工艺。后来他们了解到有一种新研制的具有大前角的SE钻头,大量的切削试验证明, 其具有高切削性能和良好的导向功能,它无需采用中心钻预钻孔,能在较高切削速度和大进给量条件下加工,既使在这样的大切除率的情况下,也能使钻头加工150个零件后再去重磨。钻头的费用是67.5美元,可以重磨8次,可使每个孔的加工费用减少至0.109美元。当然最重要的还是使加工时间大大减少,为产品早日占领市场赢得时间。
由于Kennametal公司对钻头的结构和制造工艺非常熟悉,他们可以使重磨后的钻头在精度和生产效率方面与新钻头一样,这是他们的绝对优势。
J.F. Frederick公司使用Kennametal 公司的SE284 Dynapoint 钻头加工Inconel 718高温合金零件,极好地保证了产品的加工质量,同时提高了刀具的使用寿命,节约了时间和费用。
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