摘　要：設計出一種高效鑲片套式精鉸刀，介紹了刀具的結構和主要參數，指出了使用過程中的注意事項。
關鍵詞：汽缸套　內孔加工　精鉸刀Qu Guilong et al

Tipped Shell Reamer for Finishing the Hole of Steam Cylinder

Abstract： A type of tipped shell reamer with high efficiency is designed，and the structure ａnd main parameters of this tool are presented．The matters needing attention in applying this tool are also put forward．
Keywords： cylinder casing machining of hole finishing reamer

一、概

　　鑲片套式精鉸刀是加工汽缸套內孔的專用精鉸孔刀具，使用范圍一般介于汽缸套擴孔和珩磨內孔工序之間，可用于半成品汽缸套內孔的最終加工，也可用于汽缸套珩磨內孔前的預加工。鑲片套式精鉸刀的切削刃較多，因而導向刃帶也較多，在精鉸汽缸套內孔時，導向性能良好。由于該鉸刀是在汽缸套內孔經過擴孔后的條件下加工，切削條件較好，加之刀體強度高，因此生產效率高，加工精度好，內孔表面粗糙度值可達到R_a3．2～1．6μm。

二、鑲片套式精鉸刀的結構特點

　　我廠設計的鑲片套式精鉸刀結構見圖1，它由鉸刀體1和刀塊2以及焊在刀塊上的硬質合金刀片3構成。刀塊2（見圖3）與刀體1（見圖2）采用齒紋連接，通過刀體1上的1∶5錐度的錐孔，將鉸刀安裝在專用鉸刀桿的端部，并通過螺母壓緊刀具。刀體1上還留有一定寬度的鍵槽孔，用來承受旋轉扭矩。這種鑲片套式結構具有足夠的強度和剛性，最大的優點是在刀具直徑磨損后，可借助齒紋把刀齒移動一個或數個齒距，從而易于確定刀片重磨時需要磨去的硬質合金材料余量。

1．刀體　2．刀塊　3．硬質合金刀片

圖1

圖2

圖3

　　由于刀齒在切削過程中磨損不均勻，尤其是硬質合金刀片，除了磨損外還會發生崩刃和破裂，加之刀齒是通過移動若干齒距而使其外伸，這將增大重磨余量和重磨費用。為消除這些缺陷，我們將刀體的齒紋加工成特殊排列形式，即后一個槽中的齒紋相對于前一個槽中的齒紋保持一定的移動距離。移距值等于齒紋的齒距與刀具齒距之商。刀齒磨鈍后需重磨時，不應保持在原來的槽內，而應依次配裝在下一個槽中，通過移距值的變化直接對刀具直徑進行調整，從而獲得適當的刃磨余量，使此種鉸刀在刃磨后仍能恢復至原來的直徑尺寸，具有與新刀具同樣的使用性能。如刀片已用完，也可在原刀體上換裝新的刀塊，經過刃磨后繼續使用。這種刀具通用性好，刀塊稍作調整即可在一定范圍內加工直徑不同的汽缸套內孔，從而大大降低了生產成本。目前，鑲片套式精鉸刀已在生產汽缸套的廠家推廣使用。#p#分頁標題#e#

三、鑲片套式精鉸刀的主要參數

　　1．直徑D
　　直徑是鑲片套式精鉸刀重要的尺寸參數，它決定著被加工汽缸套內孔的直徑，可根據汽缸套所要求的內徑工藝尺寸并考慮以下四個因素來確定鉸刀的直徑：
　　（1）由于顫動而使鉸刀鉸出的孔徑擴大量（一般最大為0.018～0.02mm，最小為0．005mm）；
　　（2）鉸刀在使用過程中的直徑磨損量；
　　（3）精磨刀刃時的直徑公差范圍（一般為0.02～0.025mm）；
　　（4）干式汽缸套和濕式汽缸套的不同變形量（通常干式汽缸套的變形量大于濕式汽缸套）。
　　2．主偏角K_r
　　由于鉸刀的用途不同，所以切削刃上主偏角K_r的大小也不同。主偏角K_r小，軸向力也隨之減小，此時鉸刀容易進入所加工的汽缸套內孔；但是主偏角越小，切下的金屬層越薄，對于韌性金屬工件來說，加工表面質量難以保證。在鉸削余量及進給量不變的情況下，主偏角的變化將引起切屑寬度和厚度的比值發生變化。由此可見，主偏角對切屑形狀及排屑性能、鉸刀磨損量和汽缸套內孔表面質量都有影響。由于機用鑲片套式精鉸刀軸向力的大小對使用性能影響不大，所以選擇主偏角時應以保證汽缸套內孔的形位公差和尺寸精度及良好的內孔表面粗糙度為目的，一般取主偏角K_r＝15°～45°。
　　從加工汽缸套內孔實際使用效果出發，我廠使用的鑲片套式精鉸刀選擇K_r＝15°。同時在主偏角前端設計出一定長度的45°倒角，并磨出8°～10°的后角，以提高刀具性能。
　　3．齒數Z
　　由于精鉸孔時的切削余量很小，根據刀齒的載荷，齒數不宜過多。但由于切削余量很小，排屑槽的容屑空間不需要很大的位置，同時為了使汽缸套內孔獲得較低的表面粗糙度，較小的形位公差及較高的尺寸精度，又應增加鉸刀的齒數，以達到理想的切削效果。加工汽缸套內孔用的鑲片套式精鉸刀以Z＝6、8或10時效果較好。
　　4．前角γ和后角α
　　切削部分的前角γ和后角α根據刀具的用途及被加工材料來選取，加大后角能使鉸刀切削條件有所改善，但由于刀齒楔角減小，刀齒強度減弱，散熱條件變差，將使切削刃的磨損加劇。為了獲得較好的形位公差和尺寸精度，以及低的內孔表面粗糙度，鑲片套式精鉸刀一般采用γ＝0°，這種前角對韌性金屬和脆性金屬均適用。有時為防止刀齒崩裂，也可把前角磨成－#p#分頁標題#e#3°～－5°；加工韌性金屬時，則可磨成5°～10°，但是在使用這種前角時，必須嚴格選擇切削用量，特別是切削速度一般不應大于2m／min，否則內孔加工質量將急劇下降。
　　鉸刀劇烈磨損之后，重磨十分不便，因此切削部分的后角應選擇較小值，通常取α＝5°～8°，這樣可防止刀具的過快磨損。在實際生產中，建議汽缸套內孔加工用的鉸刀磨成兩個后角，即α＝30′～1°30′，α₁＝8°～12°。
　　5．刃帶寬度f
　　鑲片套式精鉸刀前刀面和后刀面的棱角處留有一條圓柱形刃帶，刃帶寬度通常為f＝0．1～0．5mm，它是鑲片套式精鉸刀的重要組成部分，其主要功能如下：
　　（1）在鉸削汽缸套內孔時起導向作用；
　　（2）擠壓被加工汽缸套內孔表面，降低內孔表面粗糙度值；
　　（3）在制造和刃磨時，容易準確測出鉸刀實際直徑尺寸；
　　（4）能較長時間地維持鉸刀的正確直徑尺寸，延長刀具的使用壽命；
　　（5）防止或減輕鉸孔時刀具的顫振。
　　6．齒紋型式和齒紋參數
　　齒紋夾固是裝配式刀具應用最廣泛的一種刀齒夾固方式，鑲片套式精鉸刀刀槽中的齒紋有三種型式：（1）齒紋沿刀具的半徑方向（徑向）；（2）齒紋沿刀具的軸線方向（軸向）；（3）齒紋沿與刀具軸線傾斜10°～15°的方向（斜向）。
　　齒紋型式的選擇主要取決于刀齒的最大磨損方向和需要重磨的方向。加工汽缸套內孔時，我們選用軸向齒紋，并且使刀槽內齒紋與刀具軸線形成5°傾角，從而保證了刀塊夾固的可靠性。當齒紋沿軸向分布時，移動刀齒即可增大刀具直徑，從而補償比端面磨損更大的齒頂磨損，同時刀齒的伸出部分和容屑空間仍保持不變。此外，具有軸向齒紋的刀齒不僅能沿刀具軸線方向移動，并可通過這樣的移動補償端面刀齒的磨損。采用軸向齒紋的刀體制作簡便，工藝性較好，齒紋的結構見圖4，主要參數可根據需要按下表選取。

圖4

表

序號移距值KtαCC_{1#p#分頁標題#e#}1t／齒數z1．590°0．30．322t／齒數z190°0．20．23t／齒數z0．590°0．140．14

四、注意事項

　　（1）鑲片套式精鉸刀的刀塊安裝要牢固，不能有過大間隙，否則加工出的汽缸套內孔質量達不到圖紙要求。
　　（2）裝配好后，要在工具磨床上用芯軸定位刃磨整個刀齒，使各項參數達到要求，其直徑尺寸必須在同一圓周上并且在規定的公差范圍內。
　　（3）刀齒重磨時，不應將刀塊安裝在原來的刀槽中，應按刀體上的刀槽號，將刀塊安裝在下一個刀槽中，然后依次排列調整，這樣可減小個別刀齒的重磨量。
　　（4）應選擇適當的切削液，否則難以保證汽缸套內孔的加工質量。一般選用煤油，為了節約成本，也可選用按一定母液與水配制的切削液（即“以水代油”），效果也比較好。
　　（5）汽缸套為鑄鐵材料，在使用煤油作為切削液時，應注意精鉸后的內孔收縮量，一般最大收縮量應控制在0．02～0．04mm。
　　使用鑲片套式精鉸刀加工的汽缸套內孔質量有較大提高，生產效率比鏜孔加工提高4倍。在一般情況下，只需將T716金剛鏜床的傳動部分和鏜刀桿略加改造，即可使用這種新型鉸刀，操作方便，效果明顯。