孔端面锪平刀具改进的探讨

刘佛贵 胡绍军

（1.南车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 266111；2.湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 4112001）

1 常用的孔端面锪平加工刀具的特点

在机械制造业中，为了保证螺纹紧固件的正确安装，装配螺栓、螺钉、双头螺柱用的光孔和螺纹孔的端面需要加工成平面。当孔端面不适合整体加工成平面时，往往需要在孔的端面加工圆柱形沉头孔或凸台表面，即对孔端面进行锪平加工。孔端面锪平加工常用的刀具有两种：标准平底锪钻和带导柱刀杆锪平刀具。

标准平底锪钻可采用高速钢整体结构和硬质合金镶齿结构。高速钢整体结构标准平底锪钻适用于加低碳钢和普通低合金钢。镶YG类硬质合金标准平底锪钻刀片抗弯强度、冲击韧性和热导率都比较高，只是硬度稍低些，适合加工铸铁和有色金属。镶YT类硬质合金标准平底锪钻硬度和耐磨性都高，但强度和冲击韧性较差，适合于加工中高强度钢。标准平底锪钻磨损之后，需要专门的刀具厂家使用工具磨床进行修磨，修磨成本高，并且刀具一旦崩刃则需报废。

带导柱刀杆锪平刀具由带导柱刀杆和白钢条组成。白钢条为锻造高速钢，具有较高的红硬性、耐磨性和耐冲击性能,抗弯强度、冲击韧性与普通高速钢在同一水平上，寿命是普通高速钢的2倍以上，是一种物美价廉的刀具材料，适用于加工中低强度钢和铸铁。白钢条切削刃可以刃磨得比较锋利，加工表面质量粗糙度低。白钢条磨损之后使用普通砂轮机进行修磨，修磨成本低。

2 问题的提出

某公司现接了一批产品，材质为Q345C，要求对Φ22mm孔端面进行锪平，锪平直径为Φ50mm，锪平表面粗糙度Ra12.5，加工示意图见图1。

图1 制动器垫板Φ22mm孔端面锪平加工示意图

根据工件材质和加工要求，我公司长期以来使用带导柱刀杆锪平刀具对该部位进行锪平加工。刀具如图2所示，由带导柱刀杆、白钢条和1个紧定螺钉组成。刀杆直径为Φ40mm，导柱直径为Φ21mm。导柱径向加工1个12.5mmX12.5mm的方孔，用于放置12mmX12mm的白钢条。刀杆端面沿轴线加工1个M12螺纹孔，螺纹孔与方孔贯通，旋入M12内六角平端紧定螺钉用于压紧白钢条。

图2 带导柱刀杆锪平刀具

该刀具加工过程中存在以下问题：

（1）锪平时刀杆承受较大的径向力，导柱产生径向摆动，对Φ22mm孔内壁产生轻微划伤，锪平之后需要对Φ22mm孔内壁进行打磨。

（2）刀杆导柱刚性不足，为保证锪平质量，需使用较低的切削用量，刀具转速20r/min，进给量0.1mm/r，加工效率低。

3 改进措施

针对上述问题，设计并改进了一种不带导柱刀杆锪平刀具，结构如图3所示，刀具由不带导柱刀杆、白钢条和3个紧定螺钉组成。刀杆直径为Φ40mm,在刀杆端部加工1个与刀杆轴线成25°角的12.5mmX12.5mm的方孔。方孔上方加工2个M12的螺纹孔，方孔侧面加工1个M12螺纹孔。将12mmX12mm的白钢条一端刃磨出垂直刀杆轴线的切削刃，另一端放入刀杆方孔内，使用3个M12内六角平端紧定螺钉将白钢条压紧。

图3 不带导柱刀杆锪平刀具

不带导柱刀杆锪平刀具刀杆为一体结构，没有前端导柱，刀杆刚性显著提高，可以直接对孔端面进行锪平加工。白钢条与刀杆轴线角度为25°，加工时刀杆承受较大的轴向力和较小的径向力，刀杆径向摆动减轻。与带导柱刀杆锪平刀具比较，不带导柱刀杆锪平刀具有以下优势：

（1）消除了导柱损伤底孔孔壁的质量问题。

（2）提高了锪平表面质量，锪平表面粗糙度达到Ra6.3。

（3）刀具转速50r/min，进给量0.15mm/r，加工效率为原刀具的3.75倍。

4 结论

不带导柱刀杆锪平刀具继承了白钢条锪平刀具的优势，又通过改进刀杆结构提升了加工质量和效率，加工效果良好，可推广应用到各类铸铁和中低强度钢的锪平加工。

[1] 张树森.机械制造工程学[M].沈阳：东北大学出版，2001.

[2] 袁哲俊，刘华明.刀具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1999.

[3] 陈宏钧等.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，1996.