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金刚石铰刀的作用阿里巴巴njshaoyang的博客BLOG

一、金刚石铰刀的切削原理
金刚石铰刀的切削机理类似于珩磨和研磨，它们都是磨料微刃切削，但金刚石铰刀的切削机理又与珩磨和研磨存在着明显的区别。
首先，金刚石铰刀铰孔与珩磨珩孔的区别在于，金刚石铰刀经调整后，在铰孔过程中铰刀直径固定不变，固不受被加工孔原有形状和误差的影响，同时能把被加工孔的形状误差加以校正。而珩磨加工时珩磨油石在零件孔内是浮动的，在弹性作用下使几个珩磨条紧密地贴在孔壁上，因此珩磨前的内孔的几何精度对珩磨后内孔几何精度影响较大。
第二，金刚石铰刀铰孔与内孔研磨的区别在于，金刚石铰削过程中固定在金刚石铰刀表面的金刚石颗粒在作有规律的园周和轴向运动时，金刚石颗粒微刃起到切除金属的作用;而研磨时，磨料是悬浮于零件与研具之间的，部分磨料嵌入研具的表面，利用研具与零件之间的相对运动，磨料在金属表面切除金属。显然，固定在铰刀体表面的金刚石颗粒要比研磨中滚动着的磨料具有更强的切削性。因此，金刚石铰削的工效远比研磨高。
二、金刚石铰刀的结构
金刚石铰刀的结构分固定式和可调式两种。见图一，图二。固定式金刚石铰刀结构简单，前引导，铰刀体，后引导为一整体，制作容易，但铰刀直径为固定尺寸，一经磨损，就不能重新调整使用。因而只适用于小批量生产，否则将由于金刚石价格昂贵，造成产品成本高。

图一

图二
可调式金刚石铰刀较固定式复杂，用一根共用刀杆将前导套，铰刀体，后导套连为一体，采用螺纹固定，重复利用率高。铰刀体有开口螺旋槽，内孔与衬套采用锥面配合，衬套与刀杆采用小间隙配合。当铰刀体磨损后，可在衬套锥体上微量移动，使磨损尺寸得到补偿。这样就使铰刀体得以重复使用，从而大大延长铰刀寿命，降低生产成本。根据我厂情况，选用可调式金刚石铰刀加工阀孔较好。
三、可调式金刚石铰刀的设计
1、前导套的设计
可调式金刚石铰刀的前导套直径应比待加工孔直径尺寸小0.01-0.02mm，前端有7mm长的15？锥度，用以引导铰刀体顺利进入被加工孔内。前导套的长度一般取孔径的 0.7-1.2倍，对有环切槽的孔，前导套长度要大于槽距值。
由于阀孔前工序尺寸为Φ31.98，故前导套直径尺寸设计为Φ31.965。被加工孔有环型油槽，故前导套长度取60mm，并在前导套上开4条园弧槽，以利于冷却液由孔下端流出。
前导套材料选用较软的QAL9-4，使被加工孔的孔壁不易被划伤。(见图三）
图三

2、后导套的设计
铰刀后导套外径尺寸要比已加工孔尺寸小0.01-0.02mm，使退刀时既具有正确的引导又不至于加工时发生"咬死"。长度要考虑铰刀体校准部分的超出量和孔的结构，并在外径上开螺旋槽，以使外部冷却液能顺利通过。
由于阀孔要求尺寸为Φ32H9，故后导套设计为Φ31.985，长度取130mm。如图四。
3、铰刀体的设计
3.1校准部分的设计
3.1.1金刚石颗粒粒度的设计
金刚石颗粒粒度的选择与孔的加工余量和粗糙度有关。余量大要求颗粒粗，粗糙度要求高则选择的颗粒细。因此选用金刚石颗粒的基本原则是在保证满足孔粗糙度的条件下，尽量选用

图四
较粗的金刚石颗粒，以使金刚石铰刀一次能切除较大的余量，金刚石铰刀的加工余量一般不超过金刚石计算尺寸的1/4-1/5。
根据资料及有关试验结果，采用粗，精，细三把铰刀加工阀孔，金刚石颗粒粒度分别选用150#，180#，240#较为合适。
3.1.2查资料的出三种金刚石颗粒的计算尺寸如表一
表一金刚石颗粒计算尺寸(单位:微米)

粒度 150# 180# 240#
计算尺寸δ 100 80 63

3.1.3根据金刚石颗粒尺寸确定{zd0}允许切削余量Δmax
δmax=1/3δ*1/3*2=2/9δ
当粒度为150#时，δmax1=2/9*0.1=0.022mm
当粒度为180#时，δmax2=2/9*0.08=0.0117mm
当粒度为240#时，δmax3=2/9*0.063=0.014mm
{zd0}总加工余量为:
δmax=δmax1+δmax2+δmax3=0.022+0.0177+0.014
=0.053mm。
由于阀孔尺寸要求为Φ32H9，前工序尺寸为Φ31.98，故阀孔总加工余量小于δmax，所以金刚石颗粒粒度选择合适。
3.1.4金刚石铰刀扩张量P的确定
由资料查得，金刚石铰刀的扩张量一般为0.005-0.03，我们取P=0.01。
3.1.5铰刀体基本尺寸的确定
从理论上讲，铰刀的直径尺寸要考虑修磨余量，但通常电镀后铰刀直径要比设计尺寸稍大，大出部分就可作为修磨余量，同时计算时也不考虑电镀层公差.如图五
d1=d-P=32.062-0.01=32.052mm

图五
d1--铰刀体镀后安装在刀杆上后的外径尺寸。
d--阀孔{zd0}尺寸。
P--铰刀的扩张量。
d2=d1-n=32.052-0.03=32.022mm
d2--铰刀体镀后自由状态时外径尺寸。
n--铰刀体由d1到d2的张量，通常取0.03-0.06，我们
取0.03
d3=d2-2*(δ+h)
d3--铰刀体镀前尺寸
δ--金刚石颗粒的计算尺寸
h--镀镍底层，通常取0.01-0.02，这里取0.015
三把铰刀的铰刀体镀前尺寸如表二
表二
序号粒度 d3
1 150# 31.79
2 180# 31.83
3 240# 31.86
3.1.6校准部分长度L的确定
有较长的校准部分可以提高孔的形状精度，但也会增大切削阻力和机床的行程，造成金刚石颗粒用量多，增加刀具造价。经过查阅有关资料及试验分析，我们取L为70mm。
3.2切削锥部的设计
如图六。切削锥长度a一般取15-25，若条件允许，则取尽可能长的切削锥，以分散铰削负荷。这里取a=15。
锥角的确定。在前端设计15？的大锥角，长度为a/6，以引导切削锥顺利进入切削，并去除部分余量。锥角β一般取10'～30'。根据试验，锥角β取15'较合适。
图六
3.3后导锥的设计
设计后导锥的目的是使被加工孔通过该部分后不产生锥度，不划伤表面，退刀时进行引导。根据试验，后导锥角取10'左右，长度取15。(见图七)
3.4其余部分尺寸(见图七)
3.4.1在铰刀体上开3条左螺旋槽，以保证充分冷却和足够的容屑空间。

图七

3.4.2在铰刀体上间距25开环形槽，保留足够的容屑空间。
3.4.3铰刀体内孔为1:100的锥孔。
3.4.4在铰刀体上开一条45？的开口左螺旋槽。
4、铰刀杆设计。刀杆与柄部用万向接头联接。
四、金刚石铰刀的应用
1、确定金刚石铰刀的孔加工余量
根据铰前工序尺寸和阀孔设计要求，阀孔总精加工余量为0.02，由此确定粗铰余量为0.01-0.012，精铰余量为0.005--0.008，细铰余量不大于0.005。
2、金刚石铰刀对前工序的要求
前工序几何精度和粗糙度的好坏，直接影响金刚石铰刀铰削后孔的几何精度和粗糙度。因此，必须对前工序有较高的要求。结合资料及工艺试验得出，对阀孔金刚石铰前孔的要求为几何精度0.01-0.005，且孔的尺寸要有较好的一致性;粗糙度为Ra=1.6-3.2微米。要达到这一要求，可采用刚性镗铰刀作为金刚石铰刀铰削前工序的加工刀具。另外，金刚石铰刀铰削前必须将阀孔去干净毛刺并洗净。
3、金刚石铰刀直径的测量
用试铰法，对孔进行试铰，用气动量仪测出孔的实际尺寸，如孔径尺寸符合余量分配要求，即可投入使用。
4、使用条件
4.1安装
与一般刀具安装相同。
4.2切削用量的确定
经过多次试验，得出如下试验数据:
转速n=200r/min; 进给量f=0.6-1mm/r。
4.3冷却液
冷却液必须干净，使用中要经过磁性过滤和纸过滤;切削液使用90％煤油+10％硫化切削液即可。
5、使用中应注意的问题
5.1切削余量不能过大;铰前必须去除内孔毛刺并清洗干净;被加工孔中心与机床主轴对中误差不能超过0.2mm，否则将可能发生刀具"咬死"，造成刀具及工件的损坏。
5.2铰刀体尽量xx通过被加工孔，至少也必须超出3/4的铰刀体长度，否则铰刀体自身的误差将反映在已加工孔上。
结束语
金刚石铰刀是目前较先进的超精加工刀具，它集常用孔精加工方式之长，发挥了独特的加工效果。我们在普能摇臂钻床上对用金刚石铰刀加工阀孔进行了大量试验，取得了良好的效果，表三。
表三试验结果单位:mm
名称园度锥度粗糙度孔径尺寸分散度
结果 0.001 0.002 0.1μm 0.01
根据表中数据，所有项目都达到了阀孔的设计精度。
总之，金刚石铰刀的设计及试验是成功的，取得了良好的效果。只要保证金刚石铰刀的使用条件，用金刚石铰刀加工深长阀孔效果是很好的

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