對鉸刀鉸孔損壞的原因分析

黃寧健

（廣西機電工程學(xué)校機械科，廣西南寧530001）

在機械加工中，常會遇到鉸孔加工。鉸孔是普遍應(yīng)用的孔的精加工方法之一。因為鉸刀的齒數(shù)較多，導(dǎo)向性能好，芯部直徑大，剛性好，加工余量較小，切屑的厚度較薄，可以獲得IT9～IT7級直徑尺寸精度，內(nèi)孔的表面粗糙度值可以控制在Ra 1.6～0.8 μm之間。所以在實際生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，特別是對于較小的孔徑，相對于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟實用的加工方法。但實際鉸孔過程中，鉸刀損壞是一個經(jīng)常容易出現(xiàn)的現(xiàn)象，使鉸孔質(zhì)量往往不能達到理想的要求。筆者就如何保證鉸孔時鉸刀的正常使用，做了以下探討。

1 影響鉸刀正常使用的主要因素

1.1 鉸刀的幾何參數(shù)

鉸孔質(zhì)量的好壞，取決于鉸刀本身的精度和表面粗糙度。因此，鉸刀幾何參數(shù)的合理選擇，決定了被鉸孔加工質(zhì)量的好壞。

（1）鉸刀直徑。它是根據(jù)被加工孔的公稱尺寸和公差以及在鉸削過程中被加工孔的擴張量或收縮量決定的。

（2）鉸刀的齒數(shù)。僅一般而言，鉸刀的齒數(shù)愈多，鉸孔的精度就越高，表面粗糙度值就越低；同時分布在每個切削刃上的負荷也就小，有利于減少鉸刀的磨損。但齒數(shù)增多后，卻降低了刀齒強度，減小了容屑槽。在切削時，切屑就不容易排出。特別是鉸深孔和切削余量大時，因容屑槽被切屑堵塞，切削液流不進去，致使鉸刀和工件因產(chǎn)生熱量而變形，影響加工質(zhì)量。鉸刀的齒數(shù)一般都選用偶數(shù)。

（3）切削錐角。主要是根據(jù)不同的加工材料和鉸刀的類型來加以選擇。

（4）前角。由于鉸削的余量較小，切削僅在刀尖處進行，與刀齒的前傾面很少接觸，故前角可以為零，但在鉸削塑性較大的材料時，為避免切屑粘滯在刀刃上，前角應(yīng)取大一些。

（5）后角。鉸刀的后角大，雖然可以提高切削刃的銳利程度，卻降低了刀齒強度，在切削過程中容易產(chǎn)生振動和磨損，鉸刀直徑也隨之減小，使鉸孔直徑達不到要求。

（6）刃帶寬度。主要是引導(dǎo)鉸刀方向和光整孔壁，同時也為了便于測量鉸刀的直徑。鉸刀的齒數(shù)越多，刃帶的積累寬度也大。因此有利于孔壁降低表面粗糙度值，鉸刀的直徑也不容易變小。但鉸刀刃帶較寬或積累寬度值過大時，會增加摩擦力矩和切削熱，對孔壁的擠壓比較嚴重，容易將孔徑漲大，一般選擇鉸刀的刃帶不超過0.25mm。

（7）鉸刀的倒錐量。磨倒錐量是為了避免鉸刀校準部分后面摩擦孔壁。

1.2 鉸削用量

對鉸孔而言，鉸削用量對鉸削過程中的摩擦切削力，切削熱以及切屑瘤的形成和加工精度、表面粗糙度都有極大的影響，因此一定要合理加以選擇使用。

（1）鉸削余量。鉸削余量不宜留得太大或太小。因為鉸削余量留得太小，鉸削時不易校正上道工序殘留的變形和去掉表面殘留的缺陷，使鉸孔質(zhì)量達不到要求；若所留的鉸削余量太大，勢必加大每一個刀齒的切削負荷，破壞了鉸削過程中的穩(wěn)定性，且增加了切削熱，使鉸刀的直徑脹大，鉸刀硬度下降，容易造成崩刃。

（2）機鉸的切削速度和進給量。要根據(jù)加工材料合理選擇。進給量不能選得太小，太小時切削厚度可能小于切削刀齒的小圓半徑。

鉸削余量、切削速度、進給量這三個要素是相互影響，當鉸削余量較大時，切削速度，進給量就不能選得過高；反之，如果切削速度和進給量選取較小值時，則可適當提高切削速度。當然，為了更好地保證鉸削過程中鉸刀的正常使用，除了鉸刀幾何參數(shù)及鉸削用量外，可在鉸削過程中，采用合理的切削液來排屑和冷卻。

2 鉸削加工過程中的操作要領(lǐng)

2.1 手工鉸孔加工

手工鉸孔時，鉸刀受加工孔的引導(dǎo)，在手的扳動下進行斷續(xù)鉸削。由于通過人手直接扳動鉸刀，處于自由狀態(tài)，稍有不慎，鉸刀就會左右搖擺，將發(fā)生崩刃。同時，鉸刀尚需作周期性的停歇，影響加工孔的表面粗糙度。因此，必須嚴格遵守手工鉸孔工藝規(guī)程，從而保證鉸刀的正常工作。

（1）工件裝夾要正，使操作者在鉸孔時，對鉸刀的垂直方向有一個正確的視覺和標志。

（2）鉸刀的中心要與孔的中心盡量保持重合，不得歪斜，特別是鉸削淺孔時。

（3）在手鉸過程中，兩手用力要平衡，旋轉(zhuǎn)鉸杠的速度要均勻，鉸刀不得搖擺，以保持鉸削穩(wěn)定性。

（4）鉸削進刀時，不要猛力壓鉸杠，要隨著鉸刀的旋轉(zhuǎn)輕輕加壓于鉸杠，使鉸刀緩慢地引進進孔內(nèi)并均勻地進給，以保持良好的內(nèi)孔表面粗糙度。

（5）在鉸削過程中，鉸刀被卡住時，不要猛力扳動旋轉(zhuǎn)鉸杠，以防止鉸刀折斷，而是應(yīng)該將鉸刀取出，清除切屑，檢查鉸刀是否崩刃。如果有輕微磨損或崩刃，可進行研磨，再涂上潤滑油繼續(xù)進行鉸削加工。

（6）注意變換鉸刀每次停歇的位置，以消除鉸刀常在同一處停歇所造成的振痕。

（7）鉸刀退出時不能反轉(zhuǎn)。因為鉸刀有后角，反轉(zhuǎn)會使切屑塞在鉸刀齒后面和孔壁之間將孔壁劃傷，同時鉸刀也容易磨損。

（8）工件孔處于水平位置鉸削時，應(yīng)用手輕輕托住鉸杠使鉸刀中心與孔中心保持重合。當工件結(jié)構(gòu)限制鉸杠作整圓周旋轉(zhuǎn)時，一般是用扳手扳轉(zhuǎn)鉸刀，每扳轉(zhuǎn)一次使其作少量的旋轉(zhuǎn)。

（9）當一個孔快鉸完時，不能讓鉸刀的校準部分全部出頭，以免將孔的下端劃傷。另外，當受到工件裝夾或工件結(jié)構(gòu)的限制時，不允許從孔的下面取出鉸刀。

2.2 機動鉸孔加工

機動鉸孔效率高，鉸刀的回轉(zhuǎn)中心比較穩(wěn)定，鉸削連續(xù)，進刀量比較均勻，這些都有利于提高鉸刀壽命。當然，操作上必須按照正確的方法進行機動鉸孔加工，才能保證鉸刀正常。

（1）選用鉆床主軸錐孔中心線的跳動量限制：搖臂鉆床靠近主軸端部不大于0.02 mm，在距主軸端部300 mm處應(yīng)不大于0.03 mm；當立式鉆床最大鉆孔直徑小于25 mm時，在距離主軸端部100 mm處不大于0.03 mm，當最大鉆孔直徑大于等于25 mm時，在距離主軸端部300 mm處不大于0.05 mm。

（2）裝夾工件時，要保證被鉸孔的中心線垂直于鉆床工作臺平面，公差不大于0.002 mm／100 mm，鉸刀中心與工件預(yù)鉆孔中心重合公差不大于0.02 mm。

（3）開始鉸削時，為了引導(dǎo)鉸刀鉸進，可采用手動進給。當鉸進2～3 mm時，改用機動進給，以獲得均勻的進刀量。

（4）采用浮動夾頭夾持鉸刀時，在未吃刀之前最好用手扶正鉸刀，慢慢引導(dǎo)使其接近孔緣，以防止鉸刀與工件發(fā)生撞擊。否則，由于受到撞擊可能使鉸刀切削刃產(chǎn)生凹痕，或?qū)⒐ぜ卓诳星谐鲞^深的刀痕，造成鉸刀在繼續(xù)鉸削時發(fā)生振動。

（5）在鉸削過程中，輸入的切削液要充分，其成分根據(jù)工件材料來選擇。

（6）在鉸削過程中，特別是在鉸盲孔時，可分數(shù)次不停車退出鉸刀，以清除鉸刀上的粘屑和孔內(nèi)切屑，防止切屑刮傷孔壁，同時也便于輸入切削液。

（7）鉸刀在使用過程中，要注意保護好兩端的中心孔，以備刃磨鉸刀時使用。

（8）鉸孔完畢，應(yīng)不停車退出鉸刀，同時也不允許鉸刀倒轉(zhuǎn)，否則會在孔壁上留下刀痕。

3 鉸刀損壞原因分析及解決措施

3.1 損壞原因分析

（1）刀刃過早磨損。鉸刀刃磨進未及時冷卻，使切削刃“退火”；切削刃表面粗糙度差，使耐磨性降低；切削液選用不當，或切削液不能順利地流入切削處；鉸削材料硬度太大。

（2）鉸刀刀齒崩刃。鉸孔余量過大；工件材料硬度過高；切削刃擺差過大，切削負荷不均勻；鉸刀主偏角太使切削寬度增大；鉸深孔或盲孔時，切屑太多，又未及時清除；刃磨時刀齒已磨裂。

（3）鉸刀柄部折斷。鉸孔余量過大；鉸錐孔時，粗精鉸削余量分配及切削用量選擇不合適；鉸刀刀齒容屑空間小，切屑堵塞。

3.2 解決措施

（1）刀刃過早磨損。根據(jù)加工材料選擇鉸刀材料，可采用硬質(zhì)合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴格控制刃磨切削用量，避免燒傷；經(jīng)常根據(jù)加工材料正確選擇切削液；經(jīng)常清除切屑槽內(nèi)的切屑，用足夠壓力的切削液，經(jīng)過精磨或研磨達到要求。

（2）鉸刀刀齒崩刃。修改預(yù)加工的孔徑尺寸；降低材料硬度或改用負前角鉸刀或硬質(zhì)合金鉸刀；控制擺差在合范圍內(nèi)；加大主偏角；注意及時清除切屑或采用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質(zhì)量。

（3）鉸刀柄部折斷。修改預(yù)加工的孔徑尺寸；修改余量分配，合理選擇切削用量；減少鉸刀齒數(shù)，加大容屑空間或?qū)⒌洱X間隙磨去一齒。

4 結(jié)束語

總之，當熟悉影響鉸孔的主要因素（鉸刀的幾何參數(shù)、鉸削用量）和手工鉸孔和機動鉸孔的方法和注意要點后，在鉸孔加工過程中，就可以避免出現(xiàn)鉸刀損壞、孔徑超差、內(nèi)孔表面粗糙度值高等現(xiàn)象，從而可以提高鉸孔的精度。

[1]技工學(xué)校機械類通用教材編審委員會.鉗工工藝學(xué)[M].北京：機械工業(yè)出版社，1993.

[2]勞動和社會保障部教材辦公室.鉗工工藝與技能訓(xùn)練[M].北京：中國勞動出版社，2002.