jic35導讀：設計出一種鑲片套式精鉸刀，本文主要介紹了刀具的結(jié)構(gòu)和主要參數(shù)，指出了使用過程中的注意事項。鑲片套式精鉸刀是加工汽缸套內(nèi)孔的精鉸孔刀具，使用范圍一般介于汽缸套擴孔和珩磨內(nèi)孔工序之間，可用于半成品汽缸套內(nèi)孔的zui終加工，也可用于汽缸套珩磨內(nèi)孔前的預加工。鑲片套式精鉸刀的切削刃較多，因而導向刃帶也較多，在精鉸汽缸套內(nèi)孔時，導向性能良好。
鑲片套式精鉸刀的結(jié)構(gòu)特點
我廠設計的鑲片套式精鉸刀結(jié)構(gòu)，它由鉸刀體1和刀塊2以及焊在刀塊上的硬質(zhì)合金刀片3構(gòu)成。刀塊2與刀體1采用齒紋連接，通過刀體1上的1∶5錐度的錐孔，將鉸刀安裝在鉸刀桿的端部，并通過螺母壓緊刀具。刀體1上還留有一定寬度的鍵槽孔，用來承受旋轉(zhuǎn)扭矩。這種鑲片套式結(jié)構(gòu)具有足夠的強度和剛性，zui大的優(yōu)點是在刀具直徑磨損后，可借助齒紋把刀齒移動一個或數(shù)個齒距，從而易于確定刀片重磨時需要磨去的硬質(zhì)合金材料余量。
1．刀體2．刀塊3．硬質(zhì)合金刀片
由于刀齒在切削過程中磨損不均勻，尤其是硬質(zhì)合金刀片，除了磨損外還會發(fā)生崩刃和破裂，加之刀齒是通過移動若干齒距而使其外伸，這將增大重磨余量和重磨費用。為消除這些缺陷，我們將刀體的齒紋加工成特殊排列形式，即后一個槽中的齒紋相對于前一個槽中的齒紋保持一定的移動距離。移距值等于齒紋的齒距與刀具齒距之商。刀齒磨鈍后需重磨時，不應保持在原來的槽內(nèi)，而應依次配裝在下一個槽中，通過移距值的變化直接對刀具直徑進行調(diào)整，從而獲得適當?shù)娜心ビ嗔?，使此種鉸刀在刃磨后仍能恢復至原來的直徑尺寸，具有與新刀具同樣的使用性能。如刀片已用完，也可在原刀體上換裝新的刀塊，經(jīng)過刃磨后繼續(xù)使用。這種刀具通用性好，刀塊稍作調(diào)整即可在一定范圍內(nèi)加工直徑不同的汽缸套內(nèi)孔，從而大大降低了生產(chǎn)成本。目前，鑲片套式精鉸刀已在生產(chǎn)汽缸套的廠家推廣使用。
鑲片套式精鉸刀的主要參數(shù)
1．直徑d
直徑是鑲片套式精鉸刀重要的尺寸參數(shù)，它決定著被加工汽缸套內(nèi)孔的直徑，可根據(jù)汽缸套所要求的內(nèi)徑工藝尺寸并考慮以下四個因素來確定鉸刀的直徑：
（1）由于顫動而使鉸刀鉸出的孔徑擴大量（一般zui大為0.018～0.02mm，zui小為0．005mm）；
（2）鉸刀在使用過程中的直徑磨損量；
（3）精磨刀刃時的直徑公差范圍（一般為0.02～0.025mm）；
（4）干式汽缸套和濕式汽缸套的不同變形量（通常干式汽缸套的變形量大于濕式汽缸套）。
2．主偏角kr
由于鉸刀的用途不同，所以切削刃上主偏角kr的大小也不同。主偏角kr小，軸向力也隨之減小，此時鉸刀容易進入所加工的汽缸套內(nèi)孔；但是主偏角越小，切下的金屬層越薄，對于韌性金屬工件來說，加工表面質(zhì)量難以保證。在鉸削余量及進給量不變的情況下，主偏角的變化將引起切屑寬度和厚度的比值發(fā)生變化。由此可見，主偏角對切屑形狀及排屑性能、鉸刀磨損量和汽缸套內(nèi)孔表面質(zhì)量都有影響。由于機用鑲片套式精鉸刀軸向力的大小對使用性能影響不大，所以選擇主偏角時應以保證汽缸套內(nèi)孔的形位公差和尺寸精度及良好的內(nèi)孔表面粗糙度為目的，一般取主偏角kr＝15°～45°。
從加工汽缸套內(nèi)孔實際使用效果出發(fā)，我廠使用的鑲片套式精鉸刀選擇kr＝15°。同時在主偏角前端設計出一定長度的45°倒角，并磨出8°～10°的后角，以提高刀具性能。
3．齒數(shù)z
由于精鉸孔時的切削余量很小，根據(jù)刀齒的載荷，齒數(shù)不宜過多。但由于切削余量很小，排屑槽的容屑空間不需要很大的位置，同時為了使汽缸套內(nèi)孔獲得較低的表面粗糙度，較小的形位公差及較高的尺寸精度，又應增加鉸刀的齒數(shù)，以達到理想的切削效果。加工汽缸套內(nèi)孔用的鑲片套式精鉸刀以z＝6、8或10時效果較好。
4．前角γ和后角α
切削部分的前角γ和后角α根據(jù)刀具的用途及被加工材料來選取，加大后角能使鉸刀切削條件有所改善，但由于刀齒楔角減小，刀齒強度減弱，散熱條件變差，將使切削刃的磨損加劇。為了獲得較好的形位公差和尺寸精度，以及低的內(nèi)孔表面粗糙度，鑲片套式精鉸刀一般采用γ＝0°，這種前角對韌性金屬和脆性金屬均適用。有時為防止刀齒崩裂，也可把前角磨成－3°～－5°；加工韌性金屬時，則可磨成5°～10°，但是在使用這種前角時，必須嚴格選擇切削用量，特別是切削速度一般不應大于2m／min，否則內(nèi)孔加工質(zhì)量將急劇下降。
鉸刀劇烈磨損之后，重磨十分不便，因此切削部分的后角應選擇較小值，通常取α＝5°～8°，這樣可防止刀具的過快磨損。在實際生產(chǎn)中，建議汽缸套內(nèi)孔加工用的鉸刀磨成兩個后角，即α＝30′～1°30′，α1＝8°～12°。
5．刃帶寬度f
鑲片套式精鉸刀前刀面和后刀面的棱角處留有一條圓柱形刃帶，刃帶寬度通常為f＝0．1～0．5mm，它是鑲片套式精鉸刀的重要組成部分，其主要功能如下：
（1）在鉸削汽缸套內(nèi)孔時起導向作用；
（2）擠壓被加工汽缸套內(nèi)孔表面，降低內(nèi)孔表面粗糙度值；
（3）在制造和刃磨時，容易準確測出鉸刀實際直徑尺寸；
（4）能較長時間地維持鉸刀的正確直徑尺寸，延長刀具的使用壽命；
（5）防止或減輕鉸孔時刀具的顫振。
6．齒紋型式和齒紋參數(shù)
齒紋夾固是裝配式刀具應用zui廣泛的一種刀齒夾固方式，鑲片套式精鉸刀刀槽中的齒紋有三種型式：（1）齒紋沿刀具的半徑方向（徑向）；（2）齒紋沿刀具的軸線方向（軸向）；（3）齒紋沿與刀具軸線傾斜10°～15°的方向（斜向）。
齒紋型式的選擇主要取決于刀齒的zui大磨損方向和需要重磨的方向。加工汽缸套內(nèi)孔時，我們選用軸向齒紋，并且使刀槽內(nèi)齒紋與刀具軸線形成5°傾角，從而保證了刀塊夾固的可靠性。當齒紋沿軸向分布時，移動刀齒即可增大刀具直徑，從而補償比端面磨損更大的齒頂磨損，同時刀齒的伸出部分和容屑空間仍保持不變。此外，具有軸向齒紋的刀齒不僅能沿刀具軸線方向移動，并可通過這樣的移動補償端面刀齒的磨損。采用軸向齒紋的刀體制作簡便，工藝性較好，齒紋的結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)可根據(jù)需要按下表選取。
表
序號移距值ktαcc1
1t／齒數(shù)z1．590°0．30．32
2t／齒數(shù)z190°0．20．2
3t／齒數(shù)z0．590°0．140．14
注意事項
（1）鑲片套式精鉸刀的刀塊安裝要牢固，不能有過大間隙，否則加工出的汽缸套內(nèi)孔質(zhì)量達不到圖紙要求。
（2）裝配好后，要在工具磨床上用芯軸定位刃磨整個刀齒，使各項參數(shù)達到要求，其直徑尺寸必須在同一圓周上并且在規(guī)定的公差范圍內(nèi)。
（3）刀齒重磨時，不應將刀塊安裝在原來的刀槽中，應按刀體上的刀槽號，將刀塊安裝在下一個刀槽中，然后依次排列調(diào)整，這樣可減小個別刀齒的重磨量。
（4）應選擇適當?shù)那邢饕?，否則難以保證汽缸套內(nèi)孔的加工質(zhì)量。一般選用煤油，為了節(jié)約成本，也可選用按一定母液與水配制的切削液（即“以水代油”），效果也比較好。
（5）汽缸套為鑄鐵材料，在使用煤油作為切削液時，應注意精鉸后的內(nèi)孔收縮量，一般zui大收縮量應控制在0．02～0．04mm。
使用鑲片套式精鉸刀加工的汽缸套內(nèi)孔質(zhì)量有較大提高，生產(chǎn)效率比鏜孔加工提高4倍。在一般情況下，只需將金剛鏜床的傳動部分和鏜刀桿略加改造，即可使用這種新型鉸刀，操作方便，效果明顯。