国产直槽铰刀和进口复合铰刀加工球墨铸铁的对比试验

马志龙，张伟，贺凤宝，胡建忠

(大连工业大学机械工程与自动化学院，辽宁大连 116034）

国产直槽铰刀和进口复合铰刀加工球墨铸铁的对比试验

马志龙，张伟，贺凤宝，胡建忠

(大连工业大学机械工程与自动化学院，辽宁大连 116034）

在切削加工中，铰刀作为精加工刀具，占有很重要的地位。以材料为QT600的某汽车零件的加工为例，通过试验，分析直槽铰刀和进口复合铰刀加工性能的差异，从而选出适合加工的铰刀，并对试验结果进行简单的对比和分析。

直槽铰刀；进口复合铰刀；铰削加工

随着机械制造业的不断发展，尤其是近年来我国航空、军工、汽车等行业的快速发展，对金属切削加工刀具的需求不断增加，同时，对刀具制造质量的要求也大大提高。在机械零件的切削加工中，孔加工占有重要地位，一般约占机械加工量的1/3。据跨国集团的资料统计:全球制造业每年的切削加工费用达到4 000亿美元以上，其中刀具费用为200亿美元左右，为制造业节约成本约1 000亿美元，远远高于在刀具上的投入。铰刀是孔的精加工刀具，是一种常用的、具有直刃或螺旋刃的旋转精加工刀具，用于扩孔或修孔。铰刀用于铰削工件上已钻削 (或扩孔）加工后的孔，主要是为了提高孔的加工精度，降低其表面粗糙度，因此铰刀的精度直接决定着被加工零件的精度。机械加工过程中，绞削加工精度可达IT8～IT6级，表面粗糙度可达Ra0.2～3.2μm。但是，在实际生产中，由于零件的尺寸、结构及设备等方面的原因，铰孔加工出的零件质量往往不能达到理想的要求，比如表面粗糙度差、孔口成喇叭状、孔径扩大、孔径缩小等。现以某零件孔径的加工为例，分别分析直槽铰刀和进口复合铰刀对零件加工的影响。

1 试验过程

1.1 刀具材料的选择

被加工材料QT600具有中高等强度、中等韧性和塑性、综合性能较高、耐磨性和减振性良好、铸造工艺性能良好等特点。考虑到加工零件的特点，所以必须选用硬度、耐磨、耐高温更好的材料。由于硬质合金具有很高的硬度、耐磨损、耐高温、线膨胀率小等优点，因此被用为刀具的主要材料。故选用进口硬质合金HB3为刀具材料。

1.2 绞刀的主要结构设计

国内某零件制造厂加工汽车某零件时，使用铰刀进行精加工。此零件材料为QT600，通孔，孔的直径为12.4 mm，孔深59.5 mm，要求公差等级为IT8，尺寸及公差为φ12.4+0.0270。为了满足加工精度要求，进行如下设计:

在加工过程中，铰刀的直径和公差直接影响被加工孔的精度、铰刀的成本与使用寿命。根据铰刀直径的计算方法可得铰刀的公称直径:

由于预加工孔长度为59.5 mm，为了保证孔加工精度和排削，取硬质合金铰刀齿数为6。

1.3 试验过程

根据上述条件，选用两把铰刀，试验并进行对比。

首先设计了一把国产直槽铰刀，其参数为:主偏角 κr为45°，前角 γ0=0°，后角 α1=8°，后角 α2=22°，刃带ba1=0.25 mm，六刃铰刀。如图1所示。

图1 设计的直槽铰刀

其次是采用国外某进口复合铰刀——多个直刃一致的位置，并伴随着多个螺旋槽的超圆铰刀，其参数为:主偏角κr为45°，直槽前角γm=0°，直槽后角α1=8°，直槽后角 α2=22°，左旋前角 γ'0=7°，左旋后角α'1=8°，左旋后角 α'2=22°，刃带都为 ba1=0.25 mm，六刃铰刀 (三刃直槽和三刃左旋铰刀）。如图2所示。

图2 某进口复合铰刀

在实际加工过程中，机床转速为600 r/min，每齿进给量为0.04 mm，进给量为144 mm/min，具体参数如表1所示。

表1 加工参数

上述试验结果说明:在相同的加工条件下，进口复合铰刀的使用寿命明显大于直槽铰刀的使用寿命，大约为直槽铰刀的两倍。

1.4 试验结果分析

直槽铰刀，加工孔数量大约在500个左右，孔的光洁度不好，故停止使用。取下铰刀，发现铰刀磨损严重，切削刃出现不同程度的崩刃，如图3所示。

图3 加工约500个孔后的直槽铰刀

进口复合铰刀，加工孔数量大约在900个左右，同样，孔光洁度不好，故停止使用。取下铰刀，发现复合铰刀正常磨损，如图4所示。

图4 加工约900个孔后的进口复合铰刀

在此次试验中，进口复合铰刀的切削寿命明显优于直槽铰刀。由于进口铰刀独特的设计结构，将两支刀具的作用组合到一支刀具中的设计，即为了保证孔位置的多沟直槽和为了保证孔圆度和表面粗糙度的多沟螺旋槽，在该试验中，加工出孔的圆度和直线度稳定性及精度都相对于直槽铰刀要好。由于此复合铰刀寿命较长，减少了循环时间，所以加工孔的成本较低。

通过上述试验，故选用进口铰刀进行此零件的加工。

2 结束语

通过试验对比国产直槽铰刀和进口复合铰刀，得出此进口复合铰刀性能明显优于国产直槽铰刀，所以选用进口复合铰刀。

进口复合铰刀将直槽铰刀和螺旋铰刀结合为一体，通过合理控制它们的位置，集它们的优点于一体，加工孔的直线度、圆度、表面粗糙度更好，铰刀寿命更长。但是，进口复合铰刀价格昂贵，铰刀制作困难，而且修磨难度大。因此，通过上面的分析，鉴于进口复合铰刀特殊的结构，作者认为很有必要研究此铰刀。

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Com parative Test of Domestic Straight Flute Reamer and Imported Composite Reamer on Machining Ductile Iron

MA Zhilong，ZHANGWei，HE Fengbao，HU Jianzhong
(Dalian Polytechnic University，Dalian Lioaning 116034，China）

In actual production，as a finishing tool，reamers occupy a very important position.For a car parts processing with QT600 material，through test，themachining performance difference between straight fluted reamer and imported composite reamerwas analyzed，so suitable reamer for processing was selected，and a simple comparison analysis about experimental resultswas done.

Straight flute reamer；Imported composite reamer；Reaming processing

TG713.4

A

1001－3881(2014）10－048－2

10.3969/j.issn.1001-3881.2014.10.014

2013－04－18

马志龙 (1988—），硕士研究生，E－mail:mazhilonglwx@163.com。