铰刀的故事

胡国强

胡国强金切刀具技能大师工作室 江苏苏州 215123

我于《金属加工（冷加工）》2020年第8期、第10期工匠故事栏目分别刊登了“刀具工匠在路上”“难忘送技在江西”两篇文章，这期与大家分享一篇关于铰刀的故事。

对带有精密孔零件的常规加工中，孔径的尺寸和精度，最终大多是由铰刀来决定的。因此，铰刀精度的优劣将直接影响零件的质量。通常这类精密孔零件，要求其孔径尺寸最佳为中间公差，表面粗糙度值不低于1.6μm。我在长期的刀具生涯中，练就了一种可使零件孔径发生不同变化的铰刀修磨法。在生产加工中，能立竿见影提高产品质量，且令同行们一时难以理解。

20世纪80年代初，我任厂里工具车间主任。一天机加工车间传来消息，他们在使用直径22mm硬质合金机用铰刀对40Cr材料铰孔时，孔径一直为负公差，不符合质量要求。经查，铰削用量及冷却方式如往常无变化，检查铰刀直径和精度也合格，但就是铰削孔径达不到要求。操作者及厂工艺技术人员多次到现场观察和分析找不到原因，因此，该零件被迫暂停加工。

我了解情况后，将铰刀带到办公室，认真地审视其6等分切削刃的每一条刃口，始终没发现有何弊端。后来又到加工现场，仔细询问和查看了全部加工工艺过程，也找不到一条合理的解释。我不甘心，第二天来到该车间工具库，找到一把他们原来多次使用过且已被报废的直径22mm的硬质合金机用铰刀，回来用5倍放大镜分别对两把铰刀的刃口，逐条仔细地反复对比和观察，终于有了新的发现。初步判断，其症结可能就出在铰刀过渡刃的几何角度上。

发现问题后，我拿着铰刀立刻安装在M6025工具磨床的两顶尖上，将铰刀过渡刃的偏后角向上作5°倾斜，用碟型金刚石砂轮对其6条刃口重新修磨。

改磨完成后，我将铰刀交给机加工车间的操作者，请其再行试铰。但他一看还是原来那把铰刀，表现得不肯配合竟说：“不铰了，再铰下去废品算谁的。” 看样子没商量。我即通知其班组长按原工艺亲自上机试铰。不一会儿，一根零件钻、铰完成，我请车间质检员到场当众进行检验。结果孔径上下偏差分别为＋0.015、－0.025mm，达到最佳的中间公差值。我请他接连再加工了3件，经验证均完全合格。

当时，那位年轻的操作者不相信这是真的，自己拿起内径千分表，对刚铰完的工件一一反复测量了两次后，对我刚才的不敬表示歉意。这时该车间的主任和调度员也到场，不断询问我是何原因，我也不置可否地幽默了一把：这是“变魔术”。

在孔铰削现场，车间主任和厂工艺部门负责人，均对这把铰刀之神奇不解，再三问我原委，我说，以后有机会我会详细介绍，现在我只能告诉你：把控好铰刀的几何角度，是改变零件质量的关键。

大概两个多月后，苏州市科协金切协会举办了一次技术成果宣讲会，我为把此孔铰刀讲清楚做足了功课，并通知了该厂工艺部门、加工车间的主任及操作者到场，我为他们详细讲解了改进孔铰刀过渡刃的原理及刃磨的全过程（见图1）。最后，我提醒与会者，今后在选择孔铰刀时，应该注意检查切削刃的几何角度形状，买来的新铰刀不一定每把都能满足加工的质量要求。

图1 技术成果会上讲解孔铰刀技术要点

后来，我想这会不会是一种偶然的巧合？为了求证，我从工具库中找来多把同直径的硬质合金机用铰刀，分别对其过渡刃作了3种不同角度的重磨，经过对45钢、不锈钢材料的铰孔试验，终于使我明白：这不起眼的过渡刃决不能等闲视之，否则，“差之毫厘，谬以千里”，它是影响孔加工尺寸和表面质量的主要关键之一。

我们每天在搞金属加工，其实每天都在自觉或不自觉地与一个“力”字在打交道。这孔铰刀的切削刃，设计分布着各种不同的几何角度，每一个角度在切削中，都会体现出其三要素。平时，我们通常只关注铰刀的修光刃，而不大在意它的过渡刃，其实它是铰孔的开路先锋，它接触工件起始点和角所产生的力，决定后续铰孔质量的优与劣。实践出真知，我就是从不懈地探索中获得启迪，再通过实践证实了我的判断。

铰刀过渡刃与修光刃相交O点以下的连线位置，如果处理不当，就会造成孔加工后出现3种尺寸及表面粗糙度，如图2所示。

图2 铰刀过渡刃与修光刃结构关系

具体分析为：当线段Ob与铰刀轴线垂直，铰孔时此段切削刃对孔的待加工层是在推削。加工脆性材料会使孔径变大且表面粗糙度值较高；如加工塑性材料，孔壁受塑性变形后弹性恢复使孔径缩小；当线段Oa与铰刀轴线成角＞90°时，此段切削刃对孔的待加工层是在挤削，加工后的孔质量更为恶劣，甚至会造成零件报废；只有当线段Oc与铰刀轴线成角＜90°约为6°～ 8°时，加工后孔的各项技术指标均能达到要求。

纵观当今年轻的金属加工操作者，每天都在领刀、装刀、切削，当刀具磨损后就直接卸刀换新已形成常态，很少有人关注刀具上的几何角度的变化。我曾在一次讲课中说到此事，对方反诘道：“我们是操作工不是刀具工，井水不犯河水。”那么，这事如发生在当下怎么办，台下众笑答：“胡老师，很简单，换一把新的，再不行，再换再买呗。”开个玩笑而已。

我们这一代仍认为：切削刃材料为生命，几何角度是灵魂，二者缺一不可。前者，操作者无法选择，后者却可不断应变。高超与诀窃，来自n次重复细微的探究和不懈的劳作之中。