國產(chǎn)直槽鉸刀和進口復(fù)合鉸刀加工球墨鑄鐵的對比試驗

馬志龍，張偉，賀鳳寶，胡建忠

(大連工業(yè)大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，遼寧大連 116034）

國產(chǎn)直槽鉸刀和進口復(fù)合鉸刀加工球墨鑄鐵的對比試驗

馬志龍，張偉，賀鳳寶，胡建忠

(大連工業(yè)大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，遼寧大連 116034）

在切削加工中，鉸刀作為精加工刀具，占有很重要的地位。以材料為QT600的某汽車零件的加工為例，通過試驗，分析直槽鉸刀和進口復(fù)合鉸刀加工性能的差異，從而選出適合加工的鉸刀，并對試驗結(jié)果進行簡單的對比和分析。

直槽鉸刀；進口復(fù)合鉸刀；鉸削加工

隨著機械制造業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是近年來我國航空、軍工、汽車等行業(yè)的快速發(fā)展，對金屬切削加工刀具的需求不斷增加，同時，對刀具制造質(zhì)量的要求也大大提高。在機械零件的切削加工中，孔加工占有重要地位，一般約占機械加工量的1/3。據(jù)跨國集團的資料統(tǒng)計:全球制造業(yè)每年的切削加工費用達到4 000億美元以上，其中刀具費用為200億美元左右，為制造業(yè)節(jié)約成本約1 000億美元，遠遠高于在刀具上的投入。鉸刀是孔的精加工刀具，是一種常用的、具有直刃或螺旋刃的旋轉(zhuǎn)精加工刀具，用于擴孔或修孔。鉸刀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，因此鉸刀的精度直接決定著被加工零件的精度。機械加工過程中，絞削加工精度可達IT8～IT6級，表面粗糙度可達Ra0.2～3.2μm。但是，在實際生產(chǎn)中，由于零件的尺寸、結(jié)構(gòu)及設(shè)備等方面的原因，鉸孔加工出的零件質(zhì)量往往不能達到理想的要求，比如表面粗糙度差、孔口成喇叭狀、孔徑擴大、孔徑縮小等?，F(xiàn)以某零件孔徑的加工為例，分別分析直槽鉸刀和進口復(fù)合鉸刀對零件加工的影響。

1 試驗過程

1.1 刀具材料的選擇

被加工材料QT600具有中高等強度、中等韌性和塑性、綜合性能較高、耐磨性和減振性良好、鑄造工藝性能良好等特點。考慮到加工零件的特點，所以必須選用硬度、耐磨、耐高溫更好的材料。由于硬質(zhì)合金具有很高的硬度、耐磨損、耐高溫、線膨脹率小等優(yōu)點，因此被用為刀具的主要材料。故選用進口硬質(zhì)合金HB3為刀具材料。

1.2 絞刀的主要結(jié)構(gòu)設(shè)計

國內(nèi)某零件制造廠加工汽車某零件時，使用鉸刀進行精加工。此零件材料為QT600，通孔，孔的直徑為12.4 mm，孔深59.5 mm，要求公差等級為IT8，尺寸及公差為φ12.4+0.0270。為了滿足加工精度要求，進行如下設(shè)計:

在加工過程中，鉸刀的直徑和公差直接影響被加工孔的精度、鉸刀的成本與使用壽命。根據(jù)鉸刀直徑的計算方法可得鉸刀的公稱直徑:

由于預(yù)加工孔長度為59.5 mm，為了保證孔加工精度和排削，取硬質(zhì)合金鉸刀齒數(shù)為6。

1.3 試驗過程

根據(jù)上述條件，選用兩把鉸刀，試驗并進行對比。

首先設(shè)計了一把國產(chǎn)直槽鉸刀，其參數(shù)為:主偏角 κr為45°，前角 γ0=0°，后角 α1=8°，后角 α2=22°，刃帶ba1=0.25 mm，六刃鉸刀。如圖1所示。

圖1 設(shè)計的直槽鉸刀

其次是采用國外某進口復(fù)合鉸刀——多個直刃一致的位置，并伴隨著多個螺旋槽的超圓鉸刀，其參數(shù)為:主偏角κr為45°，直槽前角γm=0°，直槽后角α1=8°，直槽后角 α2=22°，左旋前角 γ'0=7°，左旋后角α'1=8°，左旋后角 α'2=22°，刃帶都為 ba1=0.25 mm，六刃鉸刀 (三刃直槽和三刃左旋鉸刀）。如圖2所示。

圖2 某進口復(fù)合鉸刀

在實際加工過程中，機床轉(zhuǎn)速為600 r/min，每齒進給量為0.04 mm，進給量為144 mm/min，具體參數(shù)如表1所示。

表1 加工參數(shù)

上述試驗結(jié)果說明:在相同的加工條件下，進口復(fù)合鉸刀的使用壽命明顯大于直槽鉸刀的使用壽命，大約為直槽鉸刀的兩倍。

1.4 試驗結(jié)果分析

直槽鉸刀，加工孔數(shù)量大約在500個左右，孔的光潔度不好，故停止使用。取下鉸刀，發(fā)現(xiàn)鉸刀磨損嚴重，切削刃出現(xiàn)不同程度的崩刃，如圖3所示。

圖3 加工約500個孔后的直槽鉸刀

進口復(fù)合鉸刀，加工孔數(shù)量大約在900個左右，同樣，孔光潔度不好，故停止使用。取下鉸刀，發(fā)現(xiàn)復(fù)合鉸刀正常磨損，如圖4所示。

圖4 加工約900個孔后的進口復(fù)合鉸刀

在此次試驗中，進口復(fù)合鉸刀的切削壽命明顯優(yōu)于直槽鉸刀。由于進口鉸刀獨特的設(shè)計結(jié)構(gòu)，將兩支刀具的作用組合到一支刀具中的設(shè)計，即為了保證孔位置的多溝直槽和為了保證孔圓度和表面粗糙度的多溝螺旋槽，在該試驗中，加工出孔的圓度和直線度穩(wěn)定性及精度都相對于直槽鉸刀要好。由于此復(fù)合鉸刀壽命較長，減少了循環(huán)時間，所以加工孔的成本較低。

通過上述試驗，故選用進口鉸刀進行此零件的加工。

2 結(jié)束語

通過試驗對比國產(chǎn)直槽鉸刀和進口復(fù)合鉸刀，得出此進口復(fù)合鉸刀性能明顯優(yōu)于國產(chǎn)直槽鉸刀，所以選用進口復(fù)合鉸刀。

進口復(fù)合鉸刀將直槽鉸刀和螺旋鉸刀結(jié)合為一體，通過合理控制它們的位置，集它們的優(yōu)點于一體，加工孔的直線度、圓度、表面粗糙度更好，鉸刀壽命更長。但是，進口復(fù)合鉸刀價格昂貴，鉸刀制作困難，而且修磨難度大。因此，通過上面的分析，鑒于進口復(fù)合鉸刀特殊的結(jié)構(gòu)，作者認為很有必要研究此鉸刀。

［1］楊家勇，王秀英，趙平，等.硬質(zhì)合金鉸刀的設(shè)計及其切削實驗研究［J］.機械工程師，2008(3）:81－83.

［2］葛慧.導(dǎo)柱復(fù)合鉸刀［J］.黑龍江科技信息，2008(27）:193.

［3］李淑彩.鉸孔加工中常見問題分析［J］.職業(yè)，2010(33）:171－172.

［4］徐海生，趙家彬，王東.發(fā)動機用直槽鉸刀設(shè)計制造技術(shù)［J］.工具技術(shù)，2012(2）:58-59.

［5］李巧玲.鉸刀結(jié)構(gòu)參數(shù)對零件加工質(zhì)量的影響［J］.河南建材，2008(5）:47－48.

［6］龔小冬.解析硬質(zhì)合金鉸刀鉸孔無規(guī)則收縮［J］.金屬加工，2008(16）:41－42.

［7］苗雅麗，姚亞平.影響鉸孔質(zhì)量因素的探討［J］.制造業(yè)自動化，2011(5）:88－90.

［8］周學(xué)環(huán)，李志剛.關(guān)于硬質(zhì)合金鉸刀制造公差的探討［J］.機械研究與應(yīng)用，2000(2）:34.

［9］成志軍.加工灰鑄鐵進口鉸刀國產(chǎn)化應(yīng)用試驗［J］.汽車工藝與材料，2012(8）:1－3.

［10］盧建湘，黃文呈.鉸刀直徑尺寸的確定［J］.煤礦機械，2007(8）:119－120.

Com parative Test of Domestic Straight Flute Reamer and Imported Composite Reamer on Machining Ductile Iron

MA Zhilong，ZHANGWei，HE Fengbao，HU Jianzhong
(Dalian Polytechnic University，Dalian Lioaning 116034，China）

In actual production，as a finishing tool，reamers occupy a very important position.For a car parts processing with QT600 material，through test，themachining performance difference between straight fluted reamer and imported composite reamerwas analyzed，so suitable reamer for processing was selected，and a simple comparison analysis about experimental resultswas done.

Straight flute reamer；Imported composite reamer；Reaming processing

TG713.4

A

1001－3881(2014）10－048－2

10.3969/j.issn.1001-3881.2014.10.014

2013－04－18

馬志龍 (1988—），碩士研究生，E－mail:mazhilonglwx@163.com。