对铰刀铰孔损坏的原因分析

2010-02-13黄宁健

装备制造技术 2010年3期

黄宁健

（广西机电工程学校机械科，广西南宁530001）

在机械加工中，常会遇到铰孔加工。铰孔是普遍应用的孔的精加工方法之一。因为铰刀的齿数较多，导向性能好，芯部直径大，刚性好，加工余量较小，切屑的厚度较薄，可以获得IT9～IT7级直径尺寸精度，内孔的表面粗糙度值可以控制在Ra 1.6～0.8 μm之间。所以在实际生产中应用很广，特别是对于较小的孔径，相对于内圆磨削及精镗而言，铰孔是一种较为经济实用的加工方法。但实际铰孔过程中，铰刀损坏是一个经常容易出现的现象，使铰孔质量往往不能达到理想的要求。笔者就如何保证铰孔时铰刀的正常使用，做了以下探讨。

1 影响铰刀正常使用的主要因素

1.1 铰刀的几何参数

铰孔质量的好坏，取决于铰刀本身的精度和表面粗糙度。因此，铰刀几何参数的合理选择，决定了被铰孔加工质量的好坏。

（1）铰刀直径。它是根据被加工孔的公称尺寸和公差以及在铰削过程中被加工孔的扩张量或收缩量决定的。

（2）铰刀的齿数。仅一般而言，铰刀的齿数愈多，铰孔的精度就越高，表面粗糙度值就越低；同时分布在每个切削刃上的负荷也就小，有利于减少铰刀的磨损。但齿数增多后，却降低了刀齿强度，减小了容屑槽。在切削时，切屑就不容易排出。特别是铰深孔和切削余量大时，因容屑槽被切屑堵塞，切削液流不进去，致使铰刀和工件因产生热量而变形，影响加工质量。铰刀的齿数一般都选用偶数。

（3）切削锥角。主要是根据不同的加工材料和铰刀的类型来加以选择。

（4）前角。由于铰削的余量较小，切削仅在刀尖处进行，与刀齿的前倾面很少接触，故前角可以为零，但在铰削塑性较大的材料时，为避免切屑粘滞在刀刃上，前角应取大一些。

（5）后角。铰刀的后角大，虽然可以提高切削刃的锐利程度，却降低了刀齿强度，在切削过程中容易产生振动和磨损，铰刀直径也随之减小，使铰孔直径达不到要求。

（6）刃带宽度。主要是引导铰刀方向和光整孔壁，同时也为了便于测量铰刀的直径。铰刀的齿数越多，刃带的积累宽度也大。因此有利于孔壁降低表面粗糙度值，铰刀的直径也不容易变小。但铰刀刃带较宽或积累宽度值过大时，会增加摩擦力矩和切削热，对孔壁的挤压比较严重，容易将孔径涨大，一般选择铰刀的刃带不超过0.25mm。

（7）铰刀的倒锥量。磨倒锥量是为了避免铰刀校准部分后面摩擦孔壁。

1.2 铰削用量

对铰孔而言，铰削用量对铰削过程中的摩擦切削力，切削热以及切屑瘤的形成和加工精度、表面粗糙度都有极大的影响，因此一定要合理加以选择使用。

（1）铰削余量。铰削余量不宜留得太大或太小。因为铰削余量留得太小，铰削时不易校正上道工序残留的变形和去掉表面残留的缺陷，使铰孔质量达不到要求；若所留的铰削余量太大，势必加大每一个刀齿的切削负荷，破坏了铰削过程中的稳定性，且增加了切削热，使铰刀的直径胀大，铰刀硬度下降，容易造成崩刃。

（2）机铰的切削速度和进给量。要根据加工材料合理选择。进给量不能选得太小，太小时切削厚度可能小于切削刀齿的小圆半径。

铰削余量、切削速度、进给量这三个要素是相互影响，当铰削余量较大时，切削速度，进给量就不能选得过高；反之，如果切削速度和进给量选取较小值时，则可适当提高切削速度。当然，为了更好地保证铰削过程中铰刀的正常使用，除了铰刀几何参数及铰削用量外，可在铰削过程中，采用合理的切削液来排屑和冷却。

2 铰削加工过程中的操作要领

2.1 手工铰孔加工

手工铰孔时，铰刀受加工孔的引导，在手的扳动下进行断续铰削。由于通过人手直接扳动铰刀，处于自由状态，稍有不慎，铰刀就会左右摇摆，将发生崩刃。同时，铰刀尚需作周期性的停歇，影响加工孔的表面粗糙度。因此，必须严格遵守手工铰孔工艺规程，从而保证铰刀的正常工作。

（1）工件装夹要正，使操作者在铰孔时，对铰刀的垂直方向有一个正确的视觉和标志。

（2）铰刀的中心要与孔的中心尽量保持重合，不得歪斜，特别是铰削浅孔时。

（3）在手铰过程中，两手用力要平衡，旋转铰杠的速度要均匀，铰刀不得摇摆，以保持铰削稳定性。

（4）铰削进刀时，不要猛力压铰杠，要随着铰刀的旋转轻轻加压于铰杠，使铰刀缓慢地引进进孔内并均匀地进给，以保持良好的内孔表面粗糙度。

（5）在铰削过程中，铰刀被卡住时，不要猛力扳动旋转铰杠，以防止铰刀折断，而是应该将铰刀取出，清除切屑，检查铰刀是否崩刃。如果有轻微磨损或崩刃，可进行研磨，再涂上润滑油继续进行铰削加工。

（6）注意变换铰刀每次停歇的位置，以消除铰刀常在同一处停歇所造成的振痕。

（7）铰刀退出时不能反转。因为铰刀有后角，反转会使切屑塞在铰刀齿后面和孔壁之间将孔壁划伤，同时铰刀也容易磨损。

（8）工件孔处于水平位置铰削时，应用手轻轻托住铰杠使铰刀中心与孔中心保持重合。当工件结构限制铰杠作整圆周旋转时，一般是用扳手扳转铰刀，每扳转一次使其作少量的旋转。

（9）当一个孔快铰完时，不能让铰刀的校准部分全部出头，以免将孔的下端划伤。另外，当受到工件装夹或工件结构的限制时，不允许从孔的下面取出铰刀。

2.2 机动铰孔加工

机动铰孔效率高，铰刀的回转中心比较稳定，铰削连续，进刀量比较均匀，这些都有利于提高铰刀寿命。当然，操作上必须按照正确的方法进行机动铰孔加工，才能保证铰刀正常。

（1）选用钻床主轴锥孔中心线的跳动量限制：摇臂钻床靠近主轴端部不大于0.02 mm，在距主轴端部300 mm处应不大于0.03 mm；当立式钻床最大钻孔直径小于25 mm时，在距离主轴端部100 mm处不大于0.03 mm，当最大钻孔直径大于等于25 mm时，在距离主轴端部300 mm处不大于0.05 mm。

（2）装夹工件时，要保证被铰孔的中心线垂直于钻床工作台平面，公差不大于0.002 mm／100 mm，铰刀中心与工件预钻孔中心重合公差不大于0.02 mm。

（3）开始铰削时，为了引导铰刀铰进，可采用手动进给。当铰进2～3 mm时，改用机动进给，以获得均匀的进刀量。

（4）采用浮动夹头夹持铰刀时，在未吃刀之前最好用手扶正铰刀，慢慢引导使其接近孔缘，以防止铰刀与工件发生撞击。否则，由于受到撞击可能使铰刀切削刃产生凹痕，或将工件孔口啃切出过深的刀痕，造成铰刀在继续铰削时发生振动。

（5）在铰削过程中，输入的切削液要充分，其成分根据工件材料来选择。

（6）在铰削过程中，特别是在铰盲孔时，可分数次不停车退出铰刀，以清除铰刀上的粘屑和孔内切屑，防止切屑刮伤孔壁，同时也便于输入切削液。

（7）铰刀在使用过程中，要注意保护好两端的中心孔，以备刃磨铰刀时使用。

（8）铰孔完毕，应不停车退出铰刀，同时也不允许铰刀倒转，否则会在孔壁上留下刀痕。