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在机加工中， 常会遇到铰孔加工。铰孔是普遍应用的孔精加工方法之一。因为铰刀比扩孔钻的齿数多，导向性能好，心部直径大，刚性好，且加工余量较小，所以可获得H7～H8级精度和表面粗糙度值Ra=1.6～0.2μm的孔。由于铰刀切削刃有刃口钝圆半径，又具有修光刃，而且后刀面还有0.05～0.3mm的刃带，所以挤压作用大，因此铰削过程实际上有切削与挤刮两种作用。
在公司客户的模具分厂，需要在工件压铸模上加工两个φ 12H8的孔。该φ 12H8孔为上下模合模时用的定位销孔， 要求配作。其工艺路线是先将上模φ 12H8孔钻成φ 11.7mm通孔，然后将上下模进行合模定位，再钻下模φ 11.7mm孔，孔深85mm，最后用铰刀铰孔至尺寸。压铸模的材料为H13（4Cr5MoSiV1）模具钢，属于典型的热作模具钢，硬度为48～52HRC。加工设备为Z5140A立式钻床（见图1），操作人员钻孔时使用的是锥柄硬质合金麻花钻φ 11.7mm，切削参数为主轴转速n＝250r/mi n，进给量f＝0.056mm/r。钻孔加工比较顺利，但在用硬质合金锥柄机用铰刀进行铰孔时，会出现铰刀刀齿崩刃情况，使铰削加工无法顺利进行。铰孔切削参数n＝180r/min，进给方式为手动进给，采用机油进行冷却润滑。所使用的硬质合金锥柄机用铰刀如图2所示，是国家标准GB4252－1984所规定的B形结构，硬质合金刀片材质为YT15。虽然后期又改用了YG8硬质合金刀片的铰刀，减少了出现崩刃的情况，但铰刀寿命短，加工不了几个孔，就需要更换新铰刀，造成生产成本高、效率低的情况。 2. 铰刀的改进及使用 经分析，在加工淬火模具钢时，工件的硬度高、强度高，是造成铰刀刀齿崩刃、寿命短的主要原因。主要体现在以下几个方面： （1）铰刀切削锥部主偏角小，切削宽度大，在切削时承受的径向切削力也大，因此极易造成铰刀刀齿崩刃。 （2）在加工淬火钢时，铰刀前角应为负值，这样能够增大刀齿强度，降低崩刃。 （3）更换硬质合金刀片的材质，优选超细晶粒的硬质合金刀片，确保高的硬度和良好的强度。 （4）严格控制铰削余量。因为铰削余量太大，会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，造成加工表面粗糙度质量差。 3.改进措施 改进后的铰刀如图3所示，主要从以下几方面进行了改动：（1）适当调大铰刀尺寸。在用硬质合金铰刀加工淬火钢时，铰出的孔会有一定的收缩量，根据孔的大小不同，收缩率一般为0.005～0.02mm，因此将铰刀公差带适当上移，并保持校正部分前端留有6mm长的圆柱刃，后端做成0.01mm的倒锥，以减少刃与正铰削表面的摩擦，尽量避免表面刮伤。 （2）缩短铰刀长度，以提高铰刀整体刚性。在保证铰孔深度的情况下，适当缩短铰刀长度，保持钻床主轴端面与工件间留有15～20mm的距离。 （3）适当增大刃部刀体直径以提高铰刀刚性，同时在外磨工序将刀体外圆磨圆，保证与刃部及莫氏锥柄的同轴度。 （4）增大铰刀切削锥部主偏角，由原来的15°增大到30°，以减小切削宽度及径向切削力。 （ 5 ） 将铰刀前角由3 °改为－10°（即刀片前面偏距1mm），可保护铰刀刀齿不致崩刃。 （6）将铰刀圆柱刃后角由15°改为8°，并保留圆柱刃带0.1～0.15mm。 （7）在磨削铰刀切削锥法向后角时，由原工具磨工序改为铲磨工序，即改为曲线刃背，可增大铰刀切削锥部的强度，降低铰刀刀齿崩刃。同时铰刀切削锥法向后角不宜过大，加工淬火钢时选为7°，铲磨时实际K值为1.1。 （8）将硬质合金焊接刀片型号由E518改为E315，即将刀片厚度由1.5mm增大到2mm，以提高刀片强度。 （9）硬质合金刀片材质由YG8更换为适于加工淬火钢的YS8或YT726，即刀片硬度由89HRC提高到92.5HRC，大大延长了铰刀寿命。 （ 1 0 ） 可适当地减小铰削余量， 降低切削负荷。将原来的φ 11.7mm铰削底孔增大到φ 11.8mm，即铰削余量由0.3mm减小到0.2mm，以提高铰孔质量。 改进后的铰刀经用户使用，在连续加工了20余套模具后，拆下铰刀观察刃部情况，没有崩刃，只有轻微的磨损痕迹，仍能继续使用，铰刀寿命得到提高。 4. 结语 通过本次对硬质合金锥柄机用铰刀的改进，在加工淬火钢时，应注意以下几点要求：①要合理选择刀具材料，是切削加工淬火钢的重要条件。②要有合理的刀具几何参数，才能有效的发挥刀具材料应有的切削性能。③根据刀具材料、工件材料的物理力学性能，工件形状，工艺系统刚性和加工余量来选择合理的切削用量。 |
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