铰孔技术与运用查抄袭率

摘 要： 机械加工过程中经常遇到孔的加工。本文对孔加工存在的问题，提出了铰刀

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改进方法。
关键词： 细长孔铰削； 铰刀参数； 切削量； 粗糙度； 切削液
1009-8631（2013）04-0034-01
在机械制造工艺中，铰削是一种被广泛使用的加工方法，在批生产的产品中被应用得相当普遍，它是一种精加工或半精加工的方法，在实际生产的零件中，它被作为精密零件的中间加工工序来使用。
但是在实际应用中，铰孔加工的缺点及问题也是明显的，而且是不易解决的，主要问题是被加工孔的形状误差不易控制，孔内容易划伤，精密零件孔的尺寸不好保证，特别是细长孔铰削加工，上述问题更加严重。

1 分析铰削加工产生误差的原因

在细长孔的铰削加工中，从理论上分析，孔的加工误差与机床的精度、铰孔的余量及其铰刀都有关系。检测设孔的误差用△δ表示，机床的精度用ε，铰孔的余量用ψ，铰刀因素用η表示，它们的函数关系可以表示为△δ=f（ε，ψ，η）。经过大量、重复性的试验，可以得出结论：选用数控机床的不同精度、铰孔的余量对孔的加工误差影响不大。铰刀的选取对孔的加工误差影响是主要矛盾。铰孔加工孔径一般在Φ1～Φ100mm之间，尺寸精度一般可达H8～H7级，表面粗糙度Ra值1.6～0.2。普通的标准多齿铰刀，它是由工作部分，颈部和柄部三部分组成，工作部分包括切削部分和校准部分，切削部分起主切削作用，其上有主偏角Kr，校准部分起校准、修光和导向作用，把它一般做成倒锥形状。
常用的标准铰刀铰孔时存在如下问题：
（1）因切削与导向都由一个刀齿承担，所以加工出来的孔的圆度、直线度误差较大，预钻孔常常因为和铰刀不同心，当铰刀各刀齿在孔内所承受的切削力不同时，铰刀轴心必然会偏离主轴轴心，所以加工出的孔必然直线度和圆度较差。
（2）刀杆直径因受到工件孔径尺寸的限制，刚度较低，加工中易产生让刀、振动等现象，从而影响铰孔质量，并使切削速度也很难提高。通常采用的高速钢铰刀，铰削速度都不超过15～20m/min。
（3）因采用注入式方法供给切削液，所以铰孔（尤其是铰深孔）时，切削液很难引入到切削区，致使刀具寿命降低，加工质量也难保证。
（4）退刀时易在孔中产生划痕。
因此，如何获得理想的铰孔质量是生产中经常碰到的难题。现就此问题进行全面、深层次的研究。

2 提高铰孔质量的方法

2.1改进铰刀的几何参数

由于铰刀主要用于孔的精加工和半精加工，故应将切削层的厚度减薄，并且切削厚度愈小，刀刃参加工作部分长度相应增大，铰刀切入时的导向性愈好，刀具耐用度也愈高。铰削时的切削厚度ac=afsinKr，（af-铰刀每齿进给量，Kr-铰刀主偏角）。由此可见，为了提高铰孔的质量和刀具的耐用度，铰刀上的主偏角Kr应取小值为宜。通常来说，铰刀的导向和轴向力均由机床和夹具来保证。为了减少切削变形，故使用较大的主偏角。目前标准手册及本零件所用铰刀推荐使用高速钢铰刀的主偏角为15°（硬质合金铰刀切削钢材料时亦为15°）。但是经过上述分析，通常所用的铰刀主偏角值，并不完全合适。所以，我们认为在生产中将铰刀的主偏角改小（5°左右），无论是加工质量与铰刀耐用度均有望提高。

2.2铰刀和切削用量的合理选用

合理使用铰刀是提高铰孔质量的关键。除应对铰刀进行仔细的刃磨与研磨外，还应选择合适的切削用量与切削液。

2.1铰刀的修磨

一般标准铰刀均未经研磨，影响铰孔的表面粗糙度。因此，必须对铰刀进行研磨。研磨时要注意切削部分、倒角和圆锥和圆柱校准部分的交界处，因为内孔最后在这里成形。刀具的粗糙度也在该处被反映到铰孔的孔内壁。要求倒圆处后刀面上的表面粗糙度Ra为0.2～0.1。倒圆半径R的大小没有严格要求，但要求各齿上的R值大小应均匀一致。必须注意倒圆时不允许破坏刃口的锋利性或将刃口倒塌
铰刀退刀时，常会在孔中产生划痕，破坏内孔粗糙度。故对于铰削质量要求高的孔，在孔铰完后，最好将主运动停止，然后把铰刀从孔内沿进给方向拉出孔外。

2.2切削用量

铰削余量主要根据工件材料，铰孔的精度和表面粗糙度等具体要求确定，余量过小，往往不能把前面的加工痕迹去除，余量过大，因切削负荷大，容易破坏铰刀工作的稳定性，引起振动，将孔扩大，并使刀具耐用度下降，通常粗铰余量（直径上的）为0.2～0.4mm，精铰余量为0.05～0.2mm。
铰削速度和进给量也要选择恰当，应在保证质量的前提下，提高加工效率。一般来说，提高铰削速度和增大进给量，会使铰孔精度下降，表面粗糙度参数增大。经过大量的实际试验证明，当铰削铸铁孔时，切削速度由8m/min提高到30m/min，表面粗糙度值将由Ra0.4增大到Ra0.6，而铰削钢件孔时，则由Ra0.8增大到Ra3.2，并且速度提高后，会使铰刀磨损加剧，容易引起振动，情况严重时，甚至使硬质合金刃口崩裂。
铰孔时进给时通常取0.05～0.6mm/r加工孔的要求高及孔小时应取小值，切削速度可取3～20m/min切钢时为避免产生积屑瘤，故应选用较小的数值。下表是通常情况下的切削用量数值，供参考。

2.3切削液的选用

铰孔时正确选择切削液十分重要，它不但能提高刀具耐用度和改善表面粗糙度，而且还能起到抑制振动的作用。所以用铰刀无论是铰削钢件还是铸铁，一般都用切削液。
铰钢材料零件时，通常用乳液或硫化油，铰较软的钢时常用湿润性好，粘性较小的硫化油，因为用硫化油时，噪声小，振动也小，又能延长刀具寿命，铰较硬的钢材料零件时，宜采用乳化液，其冷却效果好，在用硬质合金铰刀铰孔时，也应使用切削液，而且必须连续充分地供给，不然容易引起刃口的崩裂。

2.4 改进现有的铰刀

通常采用的普通铰刀，由于切削齿多（≥4），而且切削齿部分与导向部分连为一体，这样铰出的孔就容易造成内孔的圆度和直线度误差，内孔就容易划伤。为了避免这些现象，在铰刀的刀齿上进行改进是有必要的。
设想做一种单刃铰刀，将其切削与导向两部分分开，由铰刀上的两个不同部分来承担，以硬质合金铰刀为例做成一种铰刀。刀具上的一个切削刃（刀齿）和两个导向块，在径向剖面上构成了“三点成一个圆”的定位原理。刀具切入工件后能自行导向，因而有可能加工出较高的尺寸精度和形状精度，尺寸精度可达H8～H7级，表面粗糙度在Ra1.6以下（与镗孔加工类比推出），切削时，如果有条件，可用较大压力供给切削液，还可提高铰孔速度，提高加工效率。
参考文献：
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沈阳机床厂.机床铰孔[EB/OL].（2011-04-20），[2013-2-11]. http：//.cn/news/JiChuangJiShu/367

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