黃寧健

（廣西機(jī)電工程學(xué)校機(jī)械科，廣西南寧530001）

在機(jī)械加工中，常會(huì)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?yàn)殂q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～I(xiàn)T7級(jí)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(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用很廣，特別是對(duì)于較小的孔徑，相對(duì)于內(nèi)圓磨削及精鏜而言，鉸孔是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的加工方法。但實(shí)際鉸孔過(guò)程中，鉸刀損壞是一個(gè)經(jīng)常容易出現(xiàn)的現(xiàn)象，使鉸孔質(zhì)量往往不能達(dá)到理想的要求。筆者就如何保證鉸孔時(shí)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(guò)程中被加工孔的擴(kuò)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(shí)分布在每個(gè)切削刃上的負(fù)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(qiáng)度，減小了容屑槽。在切削時(shí)，切屑就不容易排出。特別是鉸深孔和切削余量大時(shí)，因容屑槽被切屑堵塞，切削液流不進(jìn)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(lái)加以選擇。

（4）前角。由于鉸削的余量較小，切削僅在刀尖處進(jìn)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(shí)，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(qiáng)度，在切削過(guò)程中容易產(chǎn)生振動(dòng)和磨損，鉸刀直徑也隨之減小，使鉸孔直徑達(dá)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(shí)也為了便于測(cè)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(guò)大時(shí)，會(huì)增加摩擦力矩和切削熱，對(duì)孔壁的擠壓比較嚴(yán)重，容易將孔徑漲大，一般選擇鉸刀的刃帶不超過(guò)0.25mm。

（7）鉸刀的倒錐量。磨倒錐量是為了避免鉸刀校準(zhǔn)部分后面摩擦孔壁。

1.2 鉸削用量

對(duì)鉸孔而言，鉸削用量對(duì)鉸削過(guò)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?yàn)殂q削余量留得太小，鉸削時(shí)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(dá)不到要求；若所留的鉸削余量太大，勢(shì)必加大每一個(gè)刀齒的切削負(fù)荷，破壞了鉸削過(guò)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(jī)鉸的切削速度和進(jìn)給量。要根據(jù)加工材料合理選擇。進(jìn)給量不能選得太小，太小時(shí)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(jìn)給量這三個(gè)要素是相互影響，當(dāng)鉸削余量較大時(shí)，切削速度，進(jìn)給量就不能選得過(guò)高；反之，如果切削速度和進(jìn)給量選取較小值時(shí)，則可適當(dāng)提高切削速度。當(dāng)然，為了更好地保證鉸削過(guò)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(guò)程中，采用合理的切削液來(lái)排屑和冷卻。

2 鉸削加工過(guò)程中的操作要領(lǐng)

2.1 手工鉸孔加工

手工鉸孔時(shí)，鉸刀受加工孔的引導(dǎo)，在手的扳動(dòng)下進(jìn)行斷續(xù)鉸削。由于通過(guò)人手直接扳動(dòng)鉸刀，處于自由狀態(tài)，稍有不慎，鉸刀就會(huì)左右搖擺，將發(fā)生崩刃。同時(shí)，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(yán)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(shí)，對(duì)鉸刀的垂直方向有一個(gè)正確的視覺(jué)和標(biāo)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(shí)。

（3）在手鉸過(guò)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(jìn)刀時(shí)，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(jìn)進(jìn)孔內(nèi)并均勻地進(jìn)給，以保持良好的內(nèi)孔表面粗糙度。

（5）在鉸削過(guò)程中，鉸刀被卡住時(shí)，不要猛力扳動(dòng)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(jìn)行研磨，再涂上潤(rùn)滑油繼續(xù)進(jìn)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(shí)不能反轉(zhuǎn)。因?yàn)殂q刀有后角，反轉(zhuǎn)會(huì)使切屑塞在鉸刀齒后面和孔壁之間將孔壁劃傷，同時(shí)鉸刀也容易磨損。

（8）工件孔處于水平位置鉸削時(shí)，應(yīng)用手輕輕托住鉸杠使鉸刀中心與孔中心保持重合。當(dāng)工件結(jié)構(gòu)限制鉸杠作整圓周旋轉(zhuǎn)時(shí)，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(dāng)一個(gè)孔快鉸完時(shí)，不能讓鉸刀的校準(zhǔn)部分全部出頭，以免將孔的下端劃傷。另外，當(dāng)受到工件裝夾或工件結(jié)構(gòu)的限制時(shí)，不允許從孔的下面取出鉸刀。

2.2 機(jī)動(dòng)鉸孔加工

機(jī)動(dòng)鉸孔效率高，鉸刀的回轉(zhuǎn)中心比較穩(wěn)定，鉸削連續(xù)，進(jìn)刀量比較均勻，這些都有利于提高鉸刀壽命。當(dāng)然，操作上必須按照正確的方法進(jìn)行機(jī)動(dòng)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(dòng)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(dāng)立式鉆床最大鉆孔直徑小于25 mm時(shí)，在距離主軸端部100 mm處不大于0.03 mm，當(dāng)最大鉆孔直徑大于等于25 mm時(shí)，在距離主軸端部300 mm處不大于0.05 mm。

（2）裝夾工件時(shí)，要保證被鉸孔的中心線垂直于鉆床工作臺(tái)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(kāi)始鉸削時(shí)，為了引導(dǎo)鉸刀鉸進(jìn)，可采用手動(dòng)進(jìn)給。當(dāng)鉸進(jìn)2～3 mm時(shí)，改用機(jī)動(dòng)進(jìn)給，以獲得均勻的進(jìn)刀量。

（4）采用浮動(dòng)夾頭夾持鉸刀時(shí)，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^(guò)深的刀痕，造成鉸刀在繼續(xù)鉸削時(shí)發(fā)生振動(dòng)。

（5）在鉸削過(guò)程中，輸入的切削液要充分，其成分根據(jù)工件材料來(lái)選擇。

（6）在鉸削過(guò)程中，特別是在鉸盲孔時(shí)，可分?jǐn)?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(shí)也便于輸入切削液。

（7）鉸刀在使用過(guò)程中，要注意保護(hù)好兩端的中心孔，以備刃磨鉸刀時(shí)使用。

（8）鉸孔完畢，應(yīng)不停車退出鉸刀，同時(shí)也不允許鉸刀倒轉(zhuǎn)，否則會(huì)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(guò)早磨損。鉸刀刃磨進(jìn)未及時(shí)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(dāng)，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(guò)大；工件材料硬度過(guò)高；切削刃擺差過(guò)大，切削負(fù)荷不均勻；鉸刀主偏角太使切削寬度增大；鉸深孔或盲孔時(shí)，切屑太多，又未及時(shí)清除；刃磨時(shí)刀齒已磨裂。

（3）鉸刀柄部折斷。鉸孔余量過(guò)大；鉸錐孔時(shí)，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(guò)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(yán)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(guò)精磨或研磨達(dá)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(fù)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(shí)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(yǔ)

總之，當(dāng)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(jī)動(dòng)鉸孔的方法和注意要點(diǎn)后，在鉸孔加工過(guò)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(jī)械類通用教材編審委員會(huì).鉗工工藝學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1993.

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