硬質(zhì)合金鉸刀作為一種高效切削工具問世以來，已越來越廣泛地被采用。在ISO的硬質(zhì)合金P, M和K類基礎(chǔ)上，我國發(fā)展生產(chǎn)了碳化鎢、碳化鉆、碳化鈦、碳化鉭和鈷等硬質(zhì)合金材料，突破了高效鉸削這一難關(guān)。但是，對硬質(zhì)合金鉸刀如何正確設(shè)計、加工，特別是硬質(zhì)合金鉸刀各參數(shù)如何達(dá)到合理安排，使其標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)選化和系列化，并獲得滿意的經(jīng)濟(jì)效果，還是一個值得重視的課題。
表1 碳鋼用硬質(zhì)合金鉸刀刃帶寬度推薦值(mm)
| 材料硬度 |
～15HRC |
～30HRC |
～40HRC |
～50HRC |
| 切削刃寬 |
0.04～0.07 |
0.07～0.10 |
0.10～0.13 |
0.13～0.16 |
| 過渡刃寬 |
0.07～0.10 |
0.10～0.13 |
0.13～0.16 |
0.16～0.22 |
| 校正刃寬 |
0.10～0.13 |
10.13-0.16 |
0.16～0.22 |
0.22～0.30 |
| 注表中數(shù)據(jù)為鉸削?12孔的試驗(yàn)結(jié)果。 | |
表2 硬質(zhì)合金鉸刀鉸削不同硬度材料發(fā)熱量
| 工件材料 |
硬度 |
單位切削力
N/mm2 |
產(chǎn)品發(fā)熱量
℃ |
Q235
45
45(調(diào)質(zhì))
45(淬火)
55(淬火) |
160 HB
200 HB
15 HRC
30 HRC
40 HRC |
～20
～30
～35
～45
～60 |
約200
約300
約400
約500
約650 | |
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圖1
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圖2
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1 確定切削刃、校正刃、過渡刃刃帶
鉸刀的要害部位之一就是刃帶，不同的被加工材料，不同的工件鉸削余量及不同的工件與鉸刀的相對轉(zhuǎn)速決定著不同的刃帶寬度。
生產(chǎn)中使用的鉸刀常出現(xiàn)以下情況：
- 鉸刀使用壽命短，刃帶迅速磨損而報廢;
- 鉸刀表面粗糙度差，導(dǎo)致被加工工件孔的表面粗糙度更差；
- 工件經(jīng)鉸削加工后的孔變形，因而孔的圓度超差，往往造成產(chǎn)品報廢。
分析現(xiàn)場使用后的硬質(zhì)合金鉸刀，發(fā)現(xiàn)所有報廢的鉸刀磨損量并不大，除靠近切削刃和過渡刃1～2mm處有磨損痕跡外，其余切削刃完好，因此得出結(jié)論:除了不斷提高鉸刀切削刃外圓的表面粗糙度要求外，還必須對硬質(zhì)合金鉸刀刃帶寬度進(jìn)行優(yōu)化。經(jīng)過多次生產(chǎn)實(shí)踐和試驗(yàn)，找出了鉸刀刃帶寬度的最佳尺寸范圍，見表1。
2 掌握材料變形規(guī)律，合理確定硬質(zhì)合金鉸刀公差
由于硬質(zhì)合金鉸刀與高速鋼鉸刀的切削狀態(tài)不同，前者是切削加擠削，因此發(fā)熱量大大超過了高速鋼鉸刀。用硬質(zhì)合金鉸刀進(jìn)行高速鉸削時，最高發(fā)熱量可達(dá)800℃，工件由熱變冷時，工件內(nèi)孔收縮量大，鉸刀不立即取出還會有被咬死現(xiàn)象。鉸削中材料的硬度、單位切削力和鉸削所產(chǎn)生的熱量見表2。
不同的材料硬度和孔徑，由于發(fā)熱量變化，其變化規(guī)律如圖1。
3 正確制定企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)大硬質(zhì)合金鉸刀的使用范圍
從以上分析中可以看出，我們在制定硬質(zhì)合金鉸刀標(biāo)準(zhǔn)時不能硬套上級標(biāo)準(zhǔn)，在采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)普遍原則的前提下，還要注意制定企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)。針對不同特點(diǎn)制定的硬質(zhì)合金鉸刀公差原則已經(jīng)被實(shí)踐所證實(shí)，而且被廣泛認(rèn)可采納。公差帶如圖2所示。
從圖2可以看出，根據(jù)實(shí)際情況可設(shè)計多種位置不同的公差帶。由于材料硬度變化，鉸孔后材料收縮量也隨之而改變，其鉸刀的制造公差應(yīng)隨材料的膨脹或收縮值浮動，并且也可以超越產(chǎn)品公差帶。
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