論硬質(zhì)合金車刀精加工內(nèi)孔的方法

浙江 周雷

論硬質(zhì)合金車刀精加工內(nèi)孔的方法

浙江 周雷

車孔是常用的孔加工方法之一，既可作為粗加工，也可以作為精加工，加工范圍廣，車孔精度可達(dá)IT7-IT8，表面粗糙度值可達(dá)Ra1.6-3.2μm。一直以來，內(nèi)孔加工作為車工教學(xué)的重點之一；同時，每年的畢業(yè)應(yīng)會考試中，車孔也是主要考核內(nèi)容之一。

在以往的幾屆畢業(yè)應(yīng)會操作考試中，我校學(xué)生普遍難解決的問題之一就是內(nèi)孔的加工。因為在操作考試中內(nèi)孔部分要求精度為ΦDH7，表面粗糙度為Ra 1.6，另外，內(nèi)孔長度尺寸也有要求。大部分學(xué)生都不能達(dá)到上述要求，考試成績不理想。近年來，我在實習(xí)教學(xué)過程中對存在的問題進(jìn)行了認(rèn)真仔細(xì)的分析，通過采用多種加工方法和不同加工工藝，對內(nèi)孔精加工進(jìn)行了全面的剖析，提出了解決問題的方法和措施，使學(xué)生精車內(nèi)孔達(dá)到一定的技術(shù)要求，具體做法如下：

一、精車內(nèi)孔存在的主要問題及分析

（一）用高速鋼內(nèi)孔刀低速精車內(nèi)孔時，車出來的孔雖然表面粗糙度較小，但是加工過程存在刀具磨損，容易產(chǎn)生錐度，使孔的尺寸精度受到影響。此外，由于切削用量小，車削時間長，車削效率低。一般只在精加工時才使用。要消除內(nèi)孔錐度，雖可將低速改為中速切削，但是中速切削會使刀具前刀面產(chǎn)生積屑瘤，使內(nèi)孔表面粗糙度增大，從而達(dá)不到表面粗糙度要求。

（二）若用高速鋼車刀高速精車內(nèi)孔，由于高速鋼耐熱性和耐磨性較差，車刀容易磨損，車刀強(qiáng)度不夠，讓刀現(xiàn)象嚴(yán)重，尺寸不易控制。

（三）若用硬質(zhì)合金車刀高速精車內(nèi)孔，會出現(xiàn)刀桿剛性差，振動大，車出來的內(nèi)孔表面容易產(chǎn)生波紋，影響內(nèi)孔精度。

二、解決精車內(nèi)孔技術(shù)問題的方法

根據(jù)上述情況，我選擇用硬質(zhì)合金內(nèi)孔偏刀進(jìn)行低速切削精車內(nèi)孔，比較適合學(xué)生在實習(xí)中使用，選用硬質(zhì)合金車刀是因為它具有良好的耐熱性和耐磨性，正好彌補(bǔ)高速鋼車刀的缺點，在低速切削時，能提高車刀的耐用度，保持刀刃鋒利，防止振動、讓刀、產(chǎn)生積屑瘤等不良現(xiàn)象，避免了內(nèi)孔產(chǎn)生錐度、表面產(chǎn)生波紋，從而確保了內(nèi)孔的尺寸和表面粗糙度的精度，獲得良好的形狀精度。刀具的形狀和刀頭部分的幾何角度如下圖所示，用這種刀低速切削精車內(nèi)孔，為什么能保證內(nèi)孔尺寸精度和粗糙度精度呢？因為刀具設(shè)計合理，刀具特點適合內(nèi)孔精車。

（一）刀具設(shè)計

為了獲得較好的內(nèi)孔加工精度，必須合理選擇硬質(zhì)合金車刀的類型及牌號、合理的幾何角度和合適的切削用量。

1.硬質(zhì)合金類型、牌號的選擇

選擇鎢鈷類硬質(zhì)合金車刀，牌號為YG8相當(dāng)ISO牌號K20-K30，該車刀具有強(qiáng)度高，良好的抗沖擊性和抗震性，允許低速車削的特點，有利于精車內(nèi)孔。前排屑盲孔精車刀示意圖

2.車刀角度的選擇

（1）取刃傾角（λs）為正值，刀刃鋒利

（2）主偏角（Kr）為 93°—96°，減小徑向力。

（3）前角（r0）和后角（a0）均取 6°，提高刀具鋒利程度，減小切削變形從而降低切削力。

（4）副偏角（Kr’）為 6°，減小表面粗糙度。

3.車刀角度選擇的根據(jù)及分析

（1）刃傾角是主切削刃與基面之間的夾角。當(dāng)刃傾角為正值時，刀刃鋒利，由于精加工加工余量小，切削抗力小，切削輕快。

（2）主偏角是主切削刃在基面上的投影與進(jìn)給方向之間的夾角。主偏角的選擇與工件的徑向力大小有直接的關(guān)系。當(dāng)主偏角減小時，刀尖強(qiáng)度增加；當(dāng)主偏角增大時，工件的徑向力減小。所以為了減小徑向力，為了可切削內(nèi)孔臺階端面，主偏角取值為93°～96°。

（3）前角是前刀面和基面之間的夾角。前角一般為5°～20°，增大前角可以使刀刃鋒利、減小切削力，便于切削。但增大前角會降低切削刃的強(qiáng)度。精加工時選擇較大的角度，保證刀具鋒利。后角是后刀面和切削平面間的夾角，其作用是減小車刀后刀面與工件的摩擦，后角一般為3°～12°。

（4）副偏角是副切削刃在基面上的投影與背離進(jìn)給方向間的夾角，減小副偏角可以減小工件的表面粗糙度，一般為6°～8°，在此取6°。

符合以上要求的內(nèi)孔偏刀，具有刀刃鋒利，剛性好且耐磨，排屑好的特點。因此，車孔時切削輕便順利，在低速精車時，加入切削潤滑液。加工碳鋼時使用乳化液，加工鑄鐵時用柴油，可保證內(nèi)孔的尺寸及粗糙度的精度。

4.切削用量的選擇

根據(jù)刀具特點，試驗得出精車碳鋼工件內(nèi)孔Φ45的切削速度V為25m/min左右，（工件轉(zhuǎn)速相當(dāng)于180r/min）吃刀深度a為0.05-0.10mm,走刀量 f為 0.2mm/r。

（二）使用該車刀具有如下特點：

1.使用前排屑內(nèi)孔精車刀，因精車余量較小，不會影響工件表面粗糙度，即不會使切屑拉毛已加工表面。

2.主偏角較大，降低徑向切削力，減小了振動。

3.刀桿直徑較大保證刀具有足夠的剛性，避免因車刀剛性差、強(qiáng)度低，在車孔過程中發(fā)生振動而產(chǎn)生波紋，影響表面粗糙度。

（三）使用硬質(zhì)合金內(nèi)偏刀精車內(nèi)孔時，要注意以下幾個問題：

1.在精車內(nèi)孔前，余量為0.08至0.12mm，表面粗糙度在R a3.2左右，否則精車時，由于余量太小，不能將粗加工留下的加工痕跡車出；余量太大，切削抗力增大，內(nèi)孔精度降低，從而達(dá)不到精度要求。

2.刀具只適用于精車，不適用于粗車。

3.加工過程中刀具切削部分不可以撞擊到臺階端面，因為硬質(zhì)合金雖然硬度高，耐磨性好，但韌性差，不耐沖擊、易碎裂，所以使用要特別小心，在離孔深尺寸2～3毫米時，應(yīng)停止自動走刀，改用手動走刀車至所需孔深尺寸。

三、在教學(xué)實驗中學(xué)生用高速鋼、硬質(zhì)合金車刀的情況

試驗方式：車削內(nèi)孔操作過程中，讓30個學(xué)生每人加工4個工件，用高速鋼車刀和硬質(zhì)合金車刀分別用高速和低速精車中碳鋼的內(nèi)孔工件。試驗過程中，老師巡回觀察情況，工件測量結(jié)果如下：

（一）高速鋼車刀高速車削時，車刀磨損嚴(yán)重，內(nèi)孔表面粗糙度值較大，大部分工件的表面粗糙度為Ra6.4-Ra3.2，內(nèi)孔產(chǎn)生錐度現(xiàn)象嚴(yán)重，孔形精度較差，30個工件中，6個工件合格，合格率20%。

（二）硬質(zhì)合金車刀高速車削時，內(nèi)孔表面看起來光亮，不少零件內(nèi)孔都留有波紋，30個工件中，10個工件合格，合格率34%。

（三）高速鋼車刀低速車削時，車削到一定孔深時由于冷卻潤滑液不充分，車刀刃口容易磨鈍，有的出現(xiàn)讓刀，內(nèi)孔產(chǎn)生錐度，有的粗糙精度達(dá)不到，30個工件中，14個工件合格，合格率46%。

（四）硬質(zhì)合金車刀低速切削時，車刀刀刃鋒利，切削輕快，車削加工內(nèi)孔尺寸和形狀精度高，表面粗糙度值較小，30個工件中，24個工件合格，合格率80%。

試驗結(jié)果表明，學(xué)生使用硬質(zhì)合金車刀低速切削精車內(nèi)孔是最為合適的。

在實習(xí)教學(xué)中，通過利用硬質(zhì)合金內(nèi)孔偏刀低速精車內(nèi)孔多次練習(xí)后，不但讓學(xué)生對內(nèi)孔加工不害怕，而且學(xué)生車出的內(nèi)孔都能夠達(dá)到尺寸精度、粗糙度精度的要求，從而解決了以往工件內(nèi)孔精度達(dá)不到要求的難題，真正得到了較好的實習(xí)教學(xué)效果，使學(xué)生掌握了車內(nèi)孔的技術(shù)。

（作者單位：臨安市技工學(xué)校）

（編輯 李艷華）