鉸削的一般工作方式是工件不動,鉸刀一邊旋轉(zhuǎn)一邊向孔中作軸向進給。在車床上鉸削時,工件旋轉(zhuǎn),鉸刀作軸向進給。鉸孔的尺寸和幾何形狀精度直接由鉸刀決定。
鉸刀由工作部分、頸部和柄部組成。工作部分由切削部分和校準部分組成,其中切削部分呈錐形,承擔主要的切削工作。校準部分用于校準孔徑、修光孔壁和導向。為減小校準部分與已加工孔壁的摩擦,并為防止孔徑擴大,校準部分的后端應加工成倒錐形狀,其倒錐量為(0.005~0.006)/100。鉸刀的柄部為夾持和傳遞扭矩的部分,通常多為錐柄。
(本篇選自《數(shù)控刀具選用指南》第五章第三節(jié)(一)鉸刀的特點及選用)
(一)鉸刀的種類
機用鉸刀可分為帶柄機用鉸刀(直徑在φ1~φ20mm為直柄,直徑在φ10~φ32mm為錐柄)、套式機用鉸刀(直徑為φ25~φ80mm);按刀齒數(shù)可分為單齒鉸刀和多齒鉸刀;按齒槽的形狀分直槽鉸刀和螺旋槽鉸刀2種,其中螺旋槽鉸刀又分為左旋螺旋槽鉸刀與右旋螺旋槽鉸刀;還有其他鉸刀,如可調(diào)式鉸刀、模塊式鉸刀、錐度鉸刀、導條式鉸刀等。機用鉸刀一般用高速鋼制造居多,也有用硬質(zhì)合金、金屬陶瓷、PCBN、PCD制造。圖5-69所示為幾種常用的鉸刀。
(二)鉸刀的特點
鉸刀具有一個或者多個刀齒,用于鉸削工件上已鉆削(或擴孔)加工后的孔,主要是為了提高孔的加工精度,降低其表面粗糙度值,是用于孔的精加工和半精加工的刀具,加工余量一般很小。由于鉸刀有切削刃鈍圓半徑的存在,又具有修光刃,而且后刀面還有0.03~0.05mm的刃帶,所以擠壓作用大,因此鉸削過程實際上是切削與擠刮2種作用的結(jié)果。
1.單刃鉸刀 加工孔可獲得較高的幾何形狀精度和較低的表面粗糙度值。在單刃鉸刀進行加工時,其可用已加工孔自行導向,以增加刀具的剛度,因而可以一次加工就獲得較高的幾何精度,保證了孔的圓度和圓柱度,且操作簡單,容易掌握。
2.螺旋槽鉸刀 切削輕快、平穩(wěn)、排屑好、刀具壽命高,鉸孔質(zhì)量好。常用于鉸削深孔或斷續(xù)表面的孔(如軸向有凹槽),螺旋槽鉸刀又分有右旋和左旋兩種。右旋:切屑向柄部方向排出,適于加工盲孔。但鉸削時軸向分力和進給方向分力相同,可能產(chǎn)生自動進給而影響加工質(zhì)量,也可能使鉸刀從機床主軸中脫出而卡在工件中,因此切削用量宜小。左旋:切屑沿進給方向?qū)С?,適用鉸削通孔。軸向分力壓向機床主軸,鉸刀裝夾更為牢靠。
3.可調(diào)式鉸刀 如圖5-69c所示,可調(diào)式鉸刀的刃徑可數(shù)次微小調(diào)整,可擴大再次使用,從而大大地降低了鉸刀的損耗,降低了加工成本。
(三)鉸刀的選用
1.單刃鉸刀 適合數(shù)控機床、加工中心和具有一定剛性、精度的車、鏜、鉆等機床上對各種材料的精加工。
2.可調(diào)式鉸刀 由于鉸刀屬于精加工刀具,對鉸刀的孔尺寸精度要求非常高,鉸刀的微小損耗都會影響工件的尺寸公差,特別是在汽車發(fā)動機等鉸刀大量使用的領域中,當鉸刀刃口產(chǎn)生微小耗損時,就不能再使用,所以鉸刀的消耗是非常大,為了解決這一矛盾,這時可以使用可調(diào)式鉸刀。
3.鉸刀幾何角度的選取
(1)前角、后角的推薦范圍如表5-16所示。
(2)切削錐角的選擇。切削錐角2φ主要影響進給抗力的大小、刀具壽命、孔的加工精度和表面粗糙度。當切削錐角小時,進給力小,鉸刀切入時的導向性好。但由于切削厚度過小產(chǎn)生了較大的變形,同時由于切削寬度增大使卷屑、排屑產(chǎn)生困難,并且使切入切出時間變長。因此為了減輕勞動強度,減小進給力,故可選用較大的φ值,以減小切削長度和機動時間。加工鋼料時φ取30°,加工鑄鐵等脆性材料時φ取6°~10°,加工盲孔時φ取90°。
(3)刃傾角的選擇。如圖5-70所示為高速鋼直槽鉸刀切削部分的切削刃,其λs一般取15°~20°。為便于制造硬質(zhì)合金鉸刀,一般取λs=0°,鉸削盲孔時仍使用帶刃傾角的鉸刀,但在鉸刀端部開一沉頭孔以容納切屑。
4.切削用量推薦值 高速鋼和硬質(zhì)合金鉸刀切削用量分別參見表5-17、表5-18。