铰刀切削直径测量误差分析

■中航工业南方航空工业有限公司 （湖南株洲 412002） 黄 倩 盛 波 钟如钢 徐改弟

铰刀切削直径测量误差分析

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摘要：分析圆柱刃上测量铰刀直径存在误差的影响因素，介绍铰刀刀齿加工与测量方法，提出准确测量铰刀切削直径的思路与方法。

铰刀是一种对孔进行半精加工及精加工的切削工具，切削余量很小，其切削过程实际上是切削与挤刮的联合作用，直径方向的公差带一般都很小。铰刀制造完成后，判定铰刀的切削直径是否在合格尺寸范围内的问题值得探讨。

1. 圆柱刃上测量铰刀直径存在误差的影响因素

铰刀是用来保证孔径孔壁的表面质量的，它不能保证孔的位置度，而铰刀圆柱刃的作用是使铰刀在工作时，挤压孔壁并引导及校准已加工的孔径，保证孔径及表面质量，基本上没有切削作用。其圆柱刃尺寸f（见图1）一般都控制在0.15～0.25mm，当圆柱刃窄了，挤压作用不明显；宽了，转矩过大，有啃刀及振动的危险，反而降低了挤压和熨平的作用。那么在0.15mm左右的圆弧面上准确地测量出其真实的工作直径时，就会有一种潜在的误差存在（见图2）：在两个同心圆（大圆与小圆）中最长的直线是直径，除了直径以外，圆周上任意两点的距离都是弦长，而任何弦长都短于直径，即AA0＜BB0、 CC0＜BB0、A1A2＜B1B2以及C1C2＜B1B2。

我们测量铰刀直径大小时，一般用的是百分尺或千分尺，测量的结果应当是如果两刃的连线通过了铰刀的轴心，则测到的是直径；如果两刃的连线不通过轴心，则测得两刃距离只能是弦长，而不是铰刀的工作直径。

假设圆分别为φ2 0 m m、φ10mm和φ5mm，当弦线（两刃的连线）偏离轴线（直径）的距离不等时，所测得两刃尺寸与铰刀的工作直径相比有多大变化如附表所示。

从附表中可见，当偏心距一样时，铰刀的直径越大，测得的两刃距离与铰刀直径的误差越小；铰刀直径越小，测得的两刃距离与铰刀直径的误差越大。

图1

图2

两刃距离与铰刀直径的误差表

2. 铰刀刀齿加工与测量

一般铰刀的刀齿由铣工在分度头上分度铣出，也有小铰刀由刀具磨在分齿盘上等分磨出、分度。即铣工在对刀时，没在铰刀的中心线上，也只改变了刀齿的前角大小，而不改变等分的均匀度，也就是说对铰刀两刃直径的测量影响不大。但是分度

头安装铰刀的跳动或分度头的校正跳动不对、变化大，则铣出的齿就不是等分齿，两齿之间的连线不通过铰刀轴线，无论如何，测量出来的尺寸就不会是直径而是弦长。另外一种情况是刀具磨在磨刀齿前刀面时，磨削余量不一致，影响了刀齿的均布，也造成了测量误差。如果刀齿在铰刀的端面，一般从端面目测时就会发现问题；如果刀齿在铰刀的中间，有前引导挡住了，就无法准确地目测到铣工分度头的跳动误差，刀具磨削切削刃前刀面的不均等误差影响就大一些。但在刀具不作圆柱刃小后角时（此时圆柱刃的圆柱度一般在0.8～1.2mm之间），铰刀的真实直径可以准确测量到，只要注意就可以解决。

3. 解决方法和思路

（1）用千分尺测量两刃尺寸比图示标注尺寸公差若有微量减小时，不一定是铰刀的工作直径超差，先进行校正，再测量判断。

（2）当测得的两刃之间的尺寸比图示标注的尺寸公差要大，那一定是铰刀直径大了，要返修，因为任何弦长都不会比直径大。

（3）如果铰刀有4刃或6刃，其中有一对刃在合格尺寸范围内，而其余几对刃尺寸偏小，不一定是铰刀不合格，一定要在偏摆仪上找跳动，如果几刃的跳动合格，那此铰刀一定是合格品。如果跳动不合格，那才有可能是把刀齿磨低了，也有可能是铰刀弯曲变形了。

（4）一般而言，在φ20mm以内的铰刀，刀齿用千分尺测得的误差在0～0.025mm之间都要进一步推测，分析原因，不要轻易判定铰刀不合格。

（5）铣刀开齿和刀具磨开齿，对刀不在工件的中心上，只会影响刀齿的前角大小，对直径测量的影响不会太大（对对应的等分齿而言）。

（6）小铰刀刀齿的偏心对直径的测量影响较大，要特别注意排除原因，以免误判。

（7）在与零件相同材料和热处理状态下的试料上试用，对所铰的孔进行测量，根据测量结果与要求的尺寸进行比较，是否在合格的范围内。

收稿日期：（20150323）