铰刀设计原则及铰孔失效模式分析
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铰刀使用中常见八大问题的解决在铰孔加工过程中,经常出现孔径超差、内孔表面粗糙度值高等诸多问题。
问题产生的原因如下:一、孔径增大,误差大铰刀外径尺寸设计值偏大或铰刀刃口有毛刺;切削速度过高;进给量不当或加工余量过大;铰刀主偏角过大;铰刀弯曲;铰刀刃口上粘附着切屑瘤;刃磨时铰刀刃口摆差超差;切削液选择不合适;安装铰刀时锥柄表面油污未擦干净或锥面有磕碰伤;锥柄的扁尾偏位装入机床主轴后锥柄圆锥干涉;主轴弯曲或主轴轴承过松或损坏;铰刀浮动不灵活;与工件不同轴;手铰孔时两手用力不均匀,使铰刀左右晃动。
二、孔径缩小铰刀外径尺寸设计值偏小;切削速度过低;进给量过大;铰刀主偏角过小;切削液选择不合适;刃磨时铰刀磨损部分未磨掉,弹性恢复使孔径缩小;铰钢件时,余量太大或铰刀不锋利,易产生弹性恢复,使孔径缩小;内孔不圆,孔径不合格。
三、铰出的内孔不圆铰刀过长,刚性不足,铰削时产生振动;铰刀主偏角过小;铰刀刃带窄;铰孔余量偏;内孔表面有缺口、交叉孔;孔表面有砂眼、气孔;主轴轴承松动,无导向套,或铰刀与导向套配合间隙过大;由于薄壁工件装夹过紧,卸下后工件变形。
四、孔的内表面有明显的棱面铰孔余量过大;铰刀切削部分后角过大;铰刀刃带过宽;工件表面有气孔、砂眼;主轴摆差过大。
五、内孔表面粗糙度值高切削速度过高;切削液选择不合适;铰刀主偏角过大,铰刀刃口不在同一圆周上;铰孔余量太大;铰孔余量不均匀或太小,局部表面未铰到;铰刀切削部分摆差超差、刃口不锋利,表面粗糙;铰刀刃带过宽;铰孔时排屑不畅;铰刀过度磨损;铰刀碰伤,刃口留有毛刺或崩刃;刃口有积屑瘤;由于材料关系,不适用于零度前角或负前角铰刀。
六、铰刀的使用寿命低铰刀材料不合适;铰刀在刃磨时烧伤;切削液选择不合适,切削液未能顺利地流动切削处;铰刀刃磨后表面粗糙度值太高。
七、铰出的孔位置精度超差导向套磨损;导向套底端距工件太远;导向套长度短、精度差;主轴轴承松动。
铰刀刀齿崩刃铰孔余量过大;工件材料硬度过高;切削刃摆差过大,切削负荷不均匀;铰刀主偏角太小,使切削宽度增大;铰深孔或盲孔时,切屑太多,又未及时清除;刃磨时刀齿已磨裂。
金属铝件铰孔分析1 铰孔工艺要求:铰孔工艺要求一般来说有粗糙度Ra、直径D、位置度、孔深等。
有时会牵涉到圆柱度。
2 铰孔影响因素:总体来说,对于机械加工的影响因素是相当多的。
机床、刀具、切削参数、切削液、周边环境、毛坯等因素都会制约机械加工精度。
在本课题中,主要指对刀具,切削参数,毛坯材质作定性的分析。
3铰孔易出现的问题:1、孔径大小超差2、锥孔3、表面质量不满足要求4、刀痕5、孔不圆且有振刀痕4 问题分析:4.1 孔直径太小1)、刀具磨损2)、铰刀本身制造直径太小3)、不适应的冷却润滑剂4)、进给速度太快(仅适用于软金属材料)4.2 孔直径太大1)、铰刀偏摆2)、铰刀和导向孔同心度不好3)、切削刃积屑4)、不适当的冷却润滑剂5)、铰刀的制造直径太大4.3 锥孔1)、铰刀跳动过大2)、铰刀和导向孔同心度不好4.4孔不圆且有振刀痕1)、铰刀偏摆2)、在斜面上开始切削不对称切削3)、工件变形4.5刀痕1)、切削刃积屑4.6表面质量不满足要求1)、刀具磨损2)、铰刀偏摆3)、错误切削参数4)、排屑不良5 刀具:刀具方面主要牵涉到材质,几何形状,刀具角度等方面。
下面将逐个分析各个因素。
5.1 材质铝件铰孔,一般采用硬质合金、涂层硬质合金、PCD铰刀。
一般来说在加工铝件中问题最大的积屑瘤的问题。
积屑瘤的产生会导致孔径变大,粗糙度超差等负面影响。
从整体上来说PCD铰刀可以使用较高的线速度,能有效避免积屑瘤的产生。
但如果硬质合金刀具设计合理的话,也能加工出很好的精度。
特别是涂层刀具的使用,正确的选用相应的涂层不仅可以达到精度要求,刀具的耐磨性和化学性能稳定,耐热耐氧化,摩擦因素小和热导率低等优点。
但涂层刀片锋利程度不如未涂层刀具,因为刀具涂层时对刃口要做钝化处理。
刃口锋利也可以有效阻止积屑瘤的形成,所以加工铝合金刀具一般不涂层。
5.2 设计及几何尺寸刀具的几何尺寸,如切削刃的前角、后角、主(副)偏角、刃倾角。
铰孔质量的判别及其解决措施铰孔是半精加工基础上进行的一种精加工。
一般铰孔的尺寸公差等级可达IT8~IT7,表面粗糙度R。
值可达1.6~0.4。
在实际加工中,常见的铰孔质量问题有表面粗糙度和尺寸精度差,孔口呈喇叭状等。
现分析其产生原因和改进方法。
1 表面粗糙度差的原因及其对策铰削速度过大铰削用量各要素对铰孔的表面粗糙度均有影响,其中以铰削速度影响最大,如用高速钢铰刀铰孔,要获得较好的粗糙度Ra0.63µ;m,对中碳钢工件来说,铰削速度不应超过5m/min,因为此时不易产生积屑瘤,且速度也不高;而铰削铸铁时,因切屑断为粒状,不会形成积屑瘤,故速度可以提高到8~10m/min。
如果采用硬质合金铰刀,铰削速度可提高到90~130m/min,但应修整铰刀的某些角度,以避免出现打刀现象。
铰削余量不适当,进给量过大一般铰削余量为0.1~0.25mm,对于较大直径的孔,余量不能大于0.3mm,否则表面粗糙度很差。
故余量过大时可采取粗铰和精铰分开,以保证技术要求。
余量过小,不能正常切削也会使表面粗糙度差。
铰孔的粗糙度Ra值随进给量的增加而增大,但进给量过小时,会导致径向摩擦力的增大,引起铰刀颤动,使孔的表面变粗糙。
所以,如用标准高速钢铰刀加工钢件,要得到表面粗糙度Ra0.63µ;m,则进给量不能超过0.5mm/r,对于铸铁件,可增加至0.85mm/r。
铰刀刀刃不锋利,刃带粗糙一般标准铰刀均未经研磨,影响铰孔的表面粗糙度,因此必须对新铰刀进行研磨。
研磨时要注意铰刀的切削部分与校准部分的交界处,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内壁。
所以研磨铰刀时,应特别注意用油石将该处轻轻地仔细研磨、抛光,使切削部分与校准部分的交接处圆滑过渡。
经研磨的铰刀,切削刃后刀面刃带粗糙度得到改善,切削部分与校准部分交界处的粗糙度也得到改善,实际上是改善了铰刀本身的粗糙度,故有利于改善铰孔的表面粗糙度。
用铰刀对已粗加工半精加工过的孔进行精加工称为铰孔。
1、铰刀的特点:刀刃数量多(6~12个),导向性能好,刃具精度高,刚性好。
2、铰孔精度:铰削余量小,起修光孔避的作用,公差等级一般可达IT9~IT7,表面粗糙度可达Rα3.2~R0.8μm。
3、适用范围:铰孔一般是在钻扩孔之后进行的,对精度要求高的孔应分为粗铰、精铰二步来完成,分手铰和机铰二种。
二、铰孔的工具1、铰手(铰杠):铰手是手工铰孔时夹持铰刀的工具,用它带动铰刀旋转,常用的是活络式铰手。
2、铰刀的种类:①、按其使用方法可分为手铰刀和机铰刀(图6-24)手铰刀多用于手工铰孔,其柄部为直径,工作部分较长。
机铰刀多为锥柄,安装在钻床上进行铰孔。
图6.24 铰刀 a)、手铰刀 b)、机铰刀②、按其形状可分为圆柱形铰刀和圆锥形铰刀(图6.25)。
圆柱形铰刀按直径尺寸可分为固定式和可调节式(直径在一定范围内可用螺母调节)。
可调节式铰刀主要用在装配和修理时铰削非标准尺寸的通孔(图6.26)。
圆锥铰刀用来铰圆锥孔,其锥度为1:50(即在50mm长度内,铰刀两端直径差为1mm),使铰削的圆锥孔与锥销紧密配合。
图6.27 螺旋铰刀螺旋铰刀有左旋也有右旋,多用于铰有缺口或带槽的孔,其特点是在铰削时刀刃不被槽边钩住,而且切削平稳。
三、铰孔方法1、铰削余量:铰孔前所留的铰削余量是否合适,直接影响到铰孔后的精度和粗糙度。
余量过大,铰削时吃刀太深,孔壁不光,而且铰刀容易磨损。
余量太小,上道工序留下的刀痕不易铰去,达不到铰孔的要求,一般情况下,铰削余量的可见表6.2。
表6.2 铰孔余量mm注:二次铰时,粗铰余量可取一次铰余量的较小值通常对于IT9~IT8级的孔可一次性铰出,对IT7级以上的孔应分两次铰出(粗铰和精铰),对于孔径大于20mm的孔,可先钻孔,再扩孔,然后再进行铰孔。
2、手铰圆柱孔的步骤和方法(讲解、示范)①、根据孔径和孔的精度要求,确定孔的加工方法和工序之间的加工余量。
铰孔质量的判别及其解决措施铰孔是半精加工基础上进行的一种精加工。
一般铰孔的尺寸公差等级可达IT8~IT7,表面粗糙度R。
值可达~。
在实际加工中,常见的铰孔质量问题有表面粗糙度和尺寸精度差,孔口呈喇叭状等。
现分析其产生原因和改进方法。
1 表面粗糙度差的原因及其对策铰削速度过大铰削用量各要素对铰孔的表面粗糙度均有影响,其中以铰削速度影响最大,如用高速钢铰刀铰孔,要获得较好的粗糙度µ;m,对中碳钢工件来说,铰削速度不应超过5m/min,因为此时不易产生积屑瘤,且速度也不高;而铰削铸铁时,因切屑断为粒状,不会形成积屑瘤,故速度可以提高到8~10m/min。
如果采用硬质合金铰刀,铰削速度可提高到90~130m/min,但应修整铰刀的某些角度,以避免出现打刀现象。
铰削余量不适当,进给量过大一般铰削余量为~,对于较大直径的孔,余量不能大于,否则表面粗糙度很差。
故余量过大时可采取粗铰和精铰分开,以保证技术要求。
余量过小,不能正常切削也会使表面粗糙度差。
铰孔的粗糙度Ra值随进给量的增加而增大,但进给量过小时,会导致径向摩擦力的增大,引起铰刀颤动,使孔的表面变粗糙。
所以,如用标准高速钢铰刀加工钢件,要得到表面粗糙度µ;m,则进给量不能超过r,对于铸铁件,可增加至r。
铰刀刀刃不锋利,刃带粗糙一般标准铰刀均未经研磨,影响铰孔的表面粗糙度,因此必须对新铰刀进行研磨。
研磨时要注意铰刀的切削部分与校准部分的交界处,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内壁。
所以研磨铰刀时,应特别注意用油石将该处轻轻地仔细研磨、抛光,使切削部分与校准部分的交接处圆滑过渡。
经研磨的铰刀,切削刃后刀面刃带粗糙度得到改善,切削部分与校准部分交界处的粗糙度也得到改善,实际上是改善了铰刀本身的粗糙度,故有利于改善铰孔的表面粗糙度。
铰孔时未使用润滑液或使用不当的润滑液铰孔时未用润滑液,则铰刀工作部分的后刀面与孔壁会发生干摩擦,使孔的表面粗糙度差。
《金属切削原理与刀具》课程设计(2)铰刀的设计组别第六组姓名蒋亮亮学号*********姓名谢涛学号*********姓名魏秋文学号*********姓名权栋梁学号*********姓名赵文豪学号*********指导老师:***目录一、设计任务书﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒2二、铰刀的设计过程1、确定铰刀直径公差﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒32、齿数与槽型的选择﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒33、铰刀几何角度﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3(1)主偏角κr﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒3(2)背前角γp和后角αp﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒4(3)刃倾角λs﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒44、铰刀各部分尺寸﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒5三、铰刀工作图﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒6四、铰刀实体图﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒7五、铰孔失效模式分析及解决措施﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒8六、参考文献﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒﹒12一、设计任务书题目:设计手用铰刀,铰刀材料为合金工具钢,所铰毛坯孔尺寸为Φ9.8,加工后孔的尺寸要求为Φ10 0+0.015,孔深度为10mm,孔内表面粗糙度为Ra0.8。
内容:1、确定铰刀直径公差2、齿数与槽型的选择3、铰刀几何角度4、铰刀各部分尺寸5、铰刀工作图6、铰刀实体图7、铰孔失效模式分析及解决措施二、铰刀的设计过程1、确定铰刀直径公差根据《刀具设计手册》,此处按扩张量计算。
计算得铰刀公差带图如图一。
查表得公差为IT5。
图一所以铰刀直径公差为0.005。
2、齿数与槽型的选择根据《刀具设计手册》,铰刀齿数计算公式Z=1.5√d+(2~4),选择6齿。
为制造方便,选取等齿距分布,直线齿背型,齿槽为直槽。
3、铰刀几何角度(1)主偏角κr手用铰刀一般取较小主偏角κr=1°~1°30’,以减轻工人的劳动强度和获得良好导向性。
铰孔工艺过程中的质量控制•发动机零部件加工中有很多装配精密孔,不仅形位公差要求严,而且表面粗糙度要求高。
为了满足图样要求及保证产品质量,很多精密孔的加工均采用铰孔工艺。
然而在加工过程中仍然会因为刀具制造以及设备精度等因素的影响,造成诸多加工不良现象。
•现针对我公司某种机型发动机零部件加工过程中出现的问题,探讨铰孔的质量控制过程。
一、铰孔加工工艺铰孔是扩大一个已经存在的孔、用铰刀从工件原有孔壁上切除微量金属层,以提高其尺寸精度和减小其表面粗糙度值。
由于铰刀一般齿数较多(4~12个),导向性好,心部直径大,刀具的刚性好,加工余量小,切削的厚度较薄,因此,加工精度可达IT7~IT9级,表面粗糙度值一般可达R a=0.4~1.6μm。
铰孔为精加工孔常用的手段之一。
直径在100mm以内的孔可采用铰孔。
在加工中心上铰孔时,一般采用的工艺为:钻(或扩)孔→铰孔。
对于直径<12mm的孔,由于铰刀本身刚性稍差,因此采用的工艺为:点钻→钻(或扩)孔→铰孔,以保证孔的直线度和同轴度。
二、铰刀结构参数及选用原则铰刀种类很多,根据使用方式可分为手用铰刀和机用铰刀。
目前设备工艺水平先进,加工效率高,大多数采用加工中心铰孔。
机用铰刀常用材质有高速钢和硬质合金,高速钢铰刀一般为整体式,硬质合金铰刀一般为焊接式。
铰刀由工作部分、颈部和柄部组成(见图1)。
工作部分包括切削部分和修光部分,切削部分呈锥形,担负主要的切削工作;修光部分用于校准孔径、修光孔壁和导向。
为减小修光部分与已加工孔壁的摩擦,并防止孔径扩大,修光部分的后端应加工成倒锥形状,其倒锥量为(0.005~0.006mm)/100mm。
铰刀主要参数及设计经验介绍如下:1、前角γo由于铰孔余量很小,背吃刀量很小,切屑与前刀面接触长度很短,因此铰刀前角作用不是主要因素。
为了便于制造,前角一般取0°~5°。
2、后角αo铰刀是定尺寸刀具,为了使铰刀重磨后直径尺寸变化不大,取较小的后角(一般为6°~8°),高速钢铰刀切削部分的刀齿刃磨后应锋利不留刃带,校准部分刀齿则须留有0.05~0.30mm宽的刃带(b a),以起修光和导向作用,也便于铰刀制造和检验。
在机械制造加工过程常常需要钻孔后铰孔,铰孔要求精度高,铰孔质量直接影响定位孔质量,如何保证孔的精度,铰孔是非常关键的一道工序。
那么铰刀铰孔的方法有哪些呢,下面小编带领大家一同了解一下。
一、铰孔简介1、铰孔是对已经粗加工的孔进行精加工的一种方法。
2、主要目的:纠正上一道工序残留的变形、刀痕,提高孔的精度,多用于紧配螺栓装配前对螺栓孔的修整。
3、铰孔后的精度一般应该达到IT9~IT7级,不应该低于车床加工后的精度。
4、铰刀的种类:手用和机用。
机用较少使用,船厂多数使用手用铰刀,包括:整体式铰刀、手用可调式圆柱铰刀、整体式圆锥铰刀。
目前8200HP轴系、舵系安装中多使用的为手用可调式圆柱铰刀。
二、铰孔时余量的选择1、铰孔时应考虑孔的直径的大小、材料软硬、尺寸精度要求、表面粗糙度、铰刀类型。
2、铰削余量太大,铰孔不光,铰刀磨损很快。
铰削余量太小,无法达到铰孔目的,影响铰孔质量。
3、余量选择孔径小于5mm,余量10到20丝;孔径5到20mm,余量20到30丝;孔径21到32mm,余量30丝;33到50mm,余量半毫米;大于50的孔径,大多留有1毫米以上余量。
像8200HP的齿轮箱底座孔的铰配中,钻孔后的铰配余量在半毫米。
三、铰孔时需要用到切削液1、切削液目的:清除切屑和降低温度,提高孔的光洁度。
2、钢质材料:一般的乳化液;铰孔要求较高时可用机油或液压油。
3、铸铁材料:不用。
煤油可能会引起孔径缩小。
4、铜:一般乳化液稍微稀释。
5、铝:煤油。
四、铰孔具体操作1、准备:(1)孔径测量:卡尺测量孔径,根据铰削余量与精度要求选择合适尺寸的铰刀,一般选用可调式铰刀。
(2)工具:铰刀、手电、破布、扳手(用于转动铰刀或调节铰刀进给量,并根据铰刀后柄合理选择)、切削液、毛刷。
也可以在铰孔前根据所铰孔的位置及立体空间,自行制作扳手,方便操作便于保证精度。
2、方法:(1)调节铰刀:刀体前端靠近刀头部位螺母松开,调节刀体后端朝向刀柄位置螺母,增大或减小进给量。
加工中心铰刀铰孔转速参数随着工业技术的不断发展,加工中心在工业生产中的应用越来越广泛,成为现代工业生产的重要设备之一。
加工中心的工作过程中,铰孔是一种常见的加工操作,铰刀铰孔转速参数的选择对于加工质量和效率有着重要的影响。
本文将从铰孔的定义、铰刀的分类、铰刀铰孔的原理、铰刀铰孔转速参数的选择等方面进行详细介绍。
一、铰孔的定义铰孔是一种加工操作,将切削刃具铰刀放在工件上,通过旋转和进给的方式,将工件上的孔洞加工成所需的形状和尺寸。
铰孔的加工对象通常是圆形孔洞,也可以加工其他形状的孔洞。
二、铰刀的分类铰刀按照切削刃数目的不同可以分为单刃铰刀和多刃铰刀。
单刃铰刀只有一条切削刃,适用于小孔和软材料的加工;多刃铰刀有多条切削刃,适用于大孔和硬材料的加工。
铰刀按照刃部形状的不同可以分为直柄铰刀和锥柄铰刀。
直柄铰刀的刃部直接连接在铰刀柄上,锥柄铰刀的刃部与铰刀柄之间有一段锥形连接部分。
三、铰刀铰孔的原理铰孔的加工过程中,铰刀的切削刃具有旋转和进给两个运动状态。
铰刀的旋转运动是切削刃对工件的切削运动,旋转速度决定了铰孔的加工效率和切削质量;铰刀的进给运动是铰刀在孔洞内向前推进的运动,进给速度决定了铰孔的进给量和加工深度。
四、铰刀铰孔转速参数的选择铰刀铰孔转速参数的选择是铰孔加工中非常重要的一环,直接关系到铰孔的加工效率和加工质量。
铰刀铰孔转速参数的选择需要考虑以下几个因素:1、工件材料和孔洞尺寸:不同的工件材料和孔洞尺寸需要不同的铰刀铰孔转速参数。
一般来说,硬材料需要较低的转速,而软材料需要较高的转速;大孔需要较低的转速,小孔需要较高的转速。
2、铰刀类型和刃数:不同类型和刃数的铰刀需要不同的转速参数。
多刃铰刀需要较低的转速,单刃铰刀需要较高的转速。
3、切削刃材料和刃磨状态:不同的切削刃材料和刃磨状态需要不同的转速参数。
切削刃材料越硬,需要的转速越低;刃磨状态越好,需要的转速越低。
4、切削液类型和使用状态:不同类型和使用状态的切削液需要不同的转速参数。
铰刀设计原则及铰孔失效模式分析
在机械加工中,铰孔是用铰刀从工件切除微量金属层,以提高孔的尺寸精度和表面质量的加工方法,是普遍应用的孔的精加工方法之一。
因为铰刀的齿数较多,导向性能好,心部的直径大,刀具的刚性好,加工余量小,可以获得IT9-IT7级直径尺寸精度,内孔表面粗糙度可控制在Ra1.6~0.8mm之间甚至更好。
下面简述一下铰刀的基础知识:
一、铰刀直径及公差的确定原则:
在铰孔加工中,铰刀的直径与公差直接影响到被加工孔的尺寸精度、铰刀的制造成本与使用寿命。
确定铰刀的直径公差应考虑被加工孔的公差Δ、铰孔时的扩张量P或收缩量P1、铰刀使用所需的磨损备磨量H和铰刀本身的制造公差G,见下图所示。
以上计算方法可为按被加工孔的尺寸精度来设计或研磨铰刀提供参考。
为满足工艺要求,一般要先试铰,根据试铰情况来修正计算出的公差带,再确定铰刀实际尺寸及公差,投入使用。
但铰孔时还受机床主轴径向跳动、铰刀的安装偏差、铰刀各刀齿的径向跳动、冷却液、切削用量等因素的影响,使铰出孔的直径往往会“扩张”现象,此时铰刀的直径按下式确定:
domax=dwmax-Pmax (1);domin=dwmax-Pmax-G (2);dof=dwmin-Pmin (3). 公式中do---铰刀直径(mm);dw---工件孔径(mm) ;dof---铰刀报废尺寸(mm);
P---铰刀扩张量,一般选取0.003~0.02mm;G---铰刀的制造公差。
在铰削时,也会发生铰出的孔径小于铰刀校准部分实际直径,即产生孔的“收缩”现象,例如用很小的切削锥的铰刀加工薄壁的韧性材料或用硬质合金铰刀高速铰孔时,铰后孔因弹性恢复而缩小。
此时铰刀直径应按下式确定:
domax=dwmax+P1min (4);domin=dwmax-G (5);dof=dwmin+P1max (6).
公式中P1---孔径收缩量,一般选取0.005~0.02mm。
铰刀磨损储备量H按下式确定:
铰孔后有扩张时H=domin-dof=domin-dwmin-Pmin (7);
铰孔后有收缩时H=domin-dof=domin-dwmin-P1max (8)。
二、影响铰刀铰孔质量的主要因素:
(一)铰刀几何参数。
铰孔质量的好坏取决于铰刀本身的精度和表面粗糙度。
因此,铰刀几何参数的合理选择,决定了被铰孔加工质量的好坏。
1--是铰刀直径。
它是根据被加工孔的公称尺寸和公差以及在铰削过程中被加工孔的扩张量或收缩量决定的。
2--是铰刀的齿数。
一般,铰刀的齿数愈多,铰孔的精度就越高,表面粗糙度值就越低,同时,分布在每个切削刃上的负荷也就小,有利于减少铰刀的磨损。
但齿数增多后却降低了刀齿强度,减小了容屑槽。
在切削时,切屑就不容易排出。
特别是铰深孔和切削余量大时,因容屑槽被切屑堵塞,切削液流不进去,致使铰刀和工件因产生热量而变形,影响加工质量。
铰刀的齿数一般都选用偶数。
3--是切削锥角。
它主要是根据不同的加工材料和铰刀的类型来加以选择。
4--是前角。
由于铰削的余量较小,切削仅在刀尖处进行,与刀齿的前倾面很少接触,故前角可以为零,但在铰削塑性较大的材料时,为避免切屑粘滞在刀刃上,前角应取大一些。
5--是后角。
铰刀的后角大,虽然可以提高切削刃的锐利程度,却降低了刀齿强度,在切削过程中容易产生震动和磨损,铰刀直径也随之减小,使铰孔直径达不到要求。
6--是刃带宽度。
它主要是引导铰刀方向和光整孔壁,同时也为了便于测量铰刀的直径。
铰刀的齿数越多刃带的积累宽度也大。
因此有利于孔壁降低表面粗糙度值,铰刀的直径也不容易变小。
但铰刀刃带较宽或积累宽度值过大时,会增加摩擦力矩和切削热,对孔壁的挤压比较严重,容易将孔径涨大,一般选择铰刀的刃带不超过0.25mm。
7--是铰刀的倒锥量。
磨倒锥量是为了避免铰刀校准部分后面摩擦孔壁。
(二)铰削用量。
对铰孔而言,铰削用量是很重要的。
它对铰削过程中的摩擦切削力,切削热以及切屑瘤的形成和加工精度、表面粗糙度都有极大的影响,因此一定要合理加以选择使用。
1--是铰削余量。
铰削余量不宜留得太大或太小。
因为铰削余量留得太小,铰削时不易校正上道工序残留的变形和去掉表面残留的缺陷,使铰孔质量达不到要求。
若所留的铰削余量太大,势必加大每一个刀齿的切削负荷,破坏了铰削过程中的稳定性,且增加了切削热,使铰刀的直径胀大,孔径也随之扩张,切屑的形成必然呈撕裂状态,造成加工表面粗糙。
2--是机铰的切削速度和进给量。
铰削速度和进给量要根据加工材料合理选择。
进给量不能选得太小,太小时切削厚度可能小于切削刀齿的小圆半径。
铰削余量、切削速度、进给量这三个要素是相互影响,当铰削余量较大时,切削速度,进给量就不能选得过高;反之,如果切削速度和进给量选取较小值时,则可适当提高切削速度。
当然,为了更好地控制铰孔加工质量,除了铰刀几何参数及铰削用量外,可在铰削过程
中,采用合理的切削液来排屑和冷却。
三、铰孔失效模式分析及解决措施:
当然,在日常生产中出现加工质量问题是很难全面控制和预防的,只有从“人、机、料、法、环、测”全方位分析,找出问题的根本原因,一定会逐步解决。
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